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降本设计是近年来各企业内部呼声很高的口号,企业深知产品成本关系着企业的盈利和存亡。但是，当真正准备把降本设计付诸实际行动时，却不知如何下手，因为无先例可循，也无任何书籍和资料可查询。

面向成本的产品设计(DFC)正是企业所急需的降本设计之道。本书详细介绍了面向成本的产品设计，包括产品成本认知、DFC流程、材料选择、制造及装配工艺选择、装配件成本计算及降低装配件成本的设计、塑胶件成本计算及降低塑胶件成本的设计、冲压件成本计算及降低冲压件成本的设计和DFC成本计算软件等，可以指导企业和工程师一步一步、脚踏实地把降本设计从口号变为具体行动。

本书适合从事产品开发的工程师及企业管理人员阅读，也可供高等院校机械类专业师生学习参考。

前言

第1章 产品成本………………………………………………………………………1

1.1 成本的概念和分类……………………………………………………………1

1.1.1 成本的概念………………………………………………………………1

1.1.2 成本的分类………………………………………………………………1

1.2 产品成本概述…………………………………………………………………5

1.2.1 产品成本的概念…………………………………………………………5

1.2.2 对待产品成本的三个态度………………………………………………6

1.2.3 降低产品成本是企业提高利润的最好方法……………………………8

1.2.4 产品成本领先战略………………………………………………………10

1.3 产品成本的构成………………………………………………………………11

1.3.1 iPhone成本的构成………………………………………………………11

1.3.2 产品成本的分类…………………………………………………………12

1.3.3 产品成本与产品产量的关系……………………………………………14

1.3.4 21个降低产品成本的方法………………………………………………16

1.4 产品成本决定性认知的四个阶段………………………………………20

1.4.1 产品成本是由产品制造决定的…………………………………………20

1.4.2 产品成本是由产品设计决定的……………………………………23

1.4.3 产品成本是由产品概念设计决定的………………………………23

1.4.4 产品成本是由产品规格决定的…………………………………………25

1.4.5 工程师的困境……………………………………………………………26

第2章 面向成本的产品设计流程……………………………………………………28

2.1 面向成本的产品设计八大原则………………………………………………28

2.2 面向成本的产品设计流程……………………………………………………33

2.3 产品需求文档…………………………………………………………………33

2.4 目标成本管理…………………………………………………………………36

2.4.1 目标成本概述……………………………………………………………36

2.4.2 设定目标成本的流程……………………………………………………38

2.5 投资回报计算…………………………………………………………………39

2.5.1 净现值法…………………………………………………………………39

2.5.2 回收期法…………………………………………………………………42

2.5.3 内部收益率法……………………………………………………………44

2.5.4 盈利指数法………………………………………………………………45

2.6 概念设计………………………………………………………………………46

2.6.1 概念设计概述……………………………………………………………46

2.6.2 问题分解…………………………………………………………………48

2.6.3 信息收集…………………………………………………………………49

2.6.4 产生新的方案……………………………………………………………50

2.6.5 方案评估…………………………………………………………………55

2.7 CAE分析……………………………………………………………………… 56

2.8 原型制作和验证………………………………………………………………58

2.8.1 原型制作的概念与作用…………………………………………………58

2.8.2 原型制作的方法…………………………………………………………59

2.9 自制和外购……………………………………………………………………64

2.9.1 自制和外购决策的决定因素……………………………………………64

2.9.2 自制和外购决策的成本分析……………………………………………66

2.10 与供应商协作降低成本………………………………………………………68

2.10.1 向供应商要成本的三大原则………………………………………… 68

2.10.2 四级供应商与企业的关系…………………………………………… 73

2.11 生产线设计………………………………………………………………… 74

2.12 产品成本数据库…………………………………………………………… 76

2.12.1 产品成本数据库的概念……………………………………………… 76

2.12.2 产品成本数据库的价值……………………………………………… 76

2.12.3 如何建立产品成本数据库…………………………………………… 77

2.12.4 产品成本数据库的加速器 :信息化工具……………………… 79

2.13从制造端降低产品成本……………………………………………………… 79

2.13.1 丰田生产模式………………………………………………………… 79

2.13.2 丰田生产方式对产品设计的启示……………………………… 80

2.14 产品成本经验总结……………………………………………………………80

第3章 材料选择………………………………………………………………………82

3.1 术语……………………………………………………………………………82

3.2 工程材料分类…………………………………………………………………84

3.3 材料的性能……………………………………………………………………87

3.3.1 材料的使用性能…………………………………………………………87

3.3.2 材料的工艺性能…………………………………………………………91

3.3.3 材料的价格………………………………………………………………92

3.4 零件使用材料的进化…………………………………………………………94

3.4.1 水壶使用材料的进化……………………………………………………94

3.4.2 飞机使用材料的进化……………………………………………………94

3.5 材料选择概述…………………………………………………………………96

3.5.1 为什么会选择新的材料……………………………………………96

3.5.2 材料选择不仅仅依靠经验………………………………………………97

3.5.3 错误的材料选择代价高昂…………………………………………97

3.5.4 材料、功能、形状及制造和装配工艺的相互关系………………98

3.5.5 材料与产品成本…………………………………………………………98

3.6 材料选择流程…………………………………………………………………99

3.6.1 定义部件设计要求………………………………………………………99

3.6.2 定义零件设计要求…………………………………………………100

3.6.3 定义候选材料………………………………………………………105

3.6.4 候选材料评估………………………………………………………106

3.6.5 选择材料……………………………………………………………108

第4章 常规制造工艺选择……………………………………………………………109

4.1 制造工艺选择概述……………………………………………………………109

4.1.1 制造工艺与成本……………………………………………………109

4.1.2 制造工艺的选择方法……………………………………………………110

4.2 常规制造工艺介绍……………………………………………………………113

4.2.1 制造工艺总览………………………………………………………113

4.2.2 注射成型…………………………………………………………………114

4.2.3 热压成型…………………………………………………………………117

4.2.4 旋转成型…………………………………………………………………120

4.2.5 吹塑成型…………………………………………………………………123

4.2.6 发泡成型…………………………………………………………………126

4.2.7 塑料挤出成型……………………………………………………………128

4.2.8 模压成型…………………………………………………………………130

4.2.9 压力铸造…………………………………………………………………132

4.2.10 砂型铸造……………………………………………………………… 133

4.2.11 熔模铸造……………………………………………………………… 135

4.2.12 锻造…………………………………………………………………… 137

4.2.13 冲压…………………………………………………………………… 139

4.2.14 手糊成型……………………………………………………………… 140

4.2.15 树脂传递模塑成型…………………………………………………… 142

4.2.16 粉末成形……………………………………………………………… 144

第5章 常规装配工艺选择………………………………………………………… 148

5.1 装配生产线……………………………………………………………………148

5.1.1 装配生产线选择策略……………………………………………………148

5.1.2 案例 :医疗单向阀的装配………………………………………………152

5.2 紧固工艺………………………………………………………………………153

5.2.1 紧固工艺与成本…………………………………………………………153

5.2.2 紧固工艺选择策略…………………………………………………154

5.2.3 常规紧固工艺……………………………………………………………157

第6章 非常规制造和装配工艺…………………………………………………184

6.1 制造和装配工艺的融合…………………………………………………184

6.1.1 注射成型和装配的制造单元生产……………………………………184

6.1.2 密封工艺的进化…………………………………………………………185

6.2 金属与塑料的结合工艺………………………………………………………187

6.2.1 激光直接成型技术………………………………………………………187

6.2.2 纳米注射技术……………………………………………………………189

6.3 金属注射成型…………………………………………………………………192

6.3.1 MIM的概念……………………………………………………………… 192

6.3.2 MIM的工艺过程………………………………………………………… 193

6.3.3 适用于MIM的材料……………………………………………………… 194

6.3.4 MIM的基本属性………………………………………………………… 195

6.3.5 MIM的技术优势与限制………………………………………………… 195

6.3.6 MIM的应用领域………………………………………………………… 197

6.4 结构胶粘………………………………………………………………………198

6.4.1 结构胶粘剂的概念………………………………………………………198

6.4.2 结构胶粘剂的分类………………………………………………………200

6.4.3 结构胶粘的优缺点………………………………………………………200

6.4.4 结构胶粘的应用…………………………………………………………202

6.5 微发泡注射成型………………………………………………………………202

6.5.1 微发泡注射成型的概念…………………………………………………202

6.5.2 微发泡注射成型的工艺过程……………………………………………203

6.5.3 微发泡注射成型的优点…………………………………………………204

6.5.4 微发泡注射成型的应用…………………………………………………209

6.6 多组分注射成型………………………………………………………………210

6.7 低压注射成型…………………………………………………………………212

第7章 小时费率………………………………………………………………………216

7.1 直接人工小时费率……………………………………………………………216

7.1.1 直接人工成本的构成……………………………………………………216

7.1.2 直接人工小时费率的计算………………………………………………217

7.1.3 直接人工小时费率的增长趋势…………………………………………219

7.2 机器小时费率…………………………………………………………………220

7.2.1 机器小时费率的概念……………………………………………………220

7.2.2 名词定义…………………………………………………………………221

7.2.3 固定成本…………………………………………………………………221

7.2.4 可变成本…………………………………………………………………224

7.2.5 机器小时费率的计算……………………………………………………225

第8章 面向成本的装配件设计………………………………………………………227

8.1 装配介绍………………………………………………………………………227

8.1.1 装配的概念………………………………………………………………227

8.1.2 装配工艺过程的设计……………………………………………………227

8.1.3 生产线的结构……………………………………………………………229

8.2 生产节拍与标准工时…………………………………………………………232

8.2.1 生产节拍…………………………………………………………………232

8.2.2 标准工时…………………………………………………………………234

8.2.3 标准工时、瓶颈工时与生产节拍………………………………………238

8.3 装配成本计算…………………………………………………………………238

8.3.1 装配成本的计算公式……………………………………………………238

8.3.2 装配成本的计算步骤……………………………………………………239

8.4 降低产品装配成本……………………………………………………………240

8.4.1 去除紧固工艺……………………………………………………………241

8.4.2 选择合适的紧固工艺……………………………………………………241

8.4.3 面向装配的设计…………………………………………………………244

8.4.4 从产品设计阶段改善生产线平衡………………………………………246

第9章 面向成本的塑胶件设计………………………………………………………253

9.1 注射成型工艺…………………………………………………………………253

9.1.1 注射成型工艺简介………………………………………………………253

9.1.2 注射成型机………………………………………………………………253

9.1.3 注射模具…………………………………………………………………253

9.2 注射成型周期…………………………………………………………………259

9.2.1 注射成型工艺过程………………………………………………………259

9.2.2 充填时间…………………………………………………………………262

9.2.3 冷却时间…………………………………………………………………263

9.2.4 开合模时间………………………………………………………………267

9.2.5 注射成型周期计算………………………………………………………269

9.3 塑胶件成本计算………………………………………………………………270

9.3.1 塑胶件成本构成…………………………………………………………270

9.3.2 材料成本…………………………………………………………………270

9.3.3 注射加工成本……………………………………………………………273

9.3.4 塑胶件成本………………………………………………………………273

9.4 降低塑胶件成本………………………………………………………………273

9.4.1 选择合适的紧固工艺……………………………………………………274

9.4.2 降低原材料成本…………………………………………………………287

9.4.3 降低加工成本……………………………………………………………293

9.4.4 面向成本的塑胶件开发流程……………………………………………323

第10章 面向成本的冲压件设计…………………………………………………… 326

10.1 冲压工艺…………………………………………………………………… 326

10.1.1 冲压概述……………………………………………………………… 326

10.1.2 冲压模具……………………………………………………………… 329

10.1.3 压力机………………………………………………………………… 331

10.1.4 冲压生产线…………………………………………………………… 332

10.2冲压件成本计算……………………………………………………………… 335

10.2.1 冲压件成本构成……………………………………………………… 335

10.2.2 材料成本……………………………………………………………… 336

10.2.3 冲压加工成本………………………………………………………… 338

10.2.4 冲压件成本…………………………………………………………… 340

10.3 降低冲压件成本…………………………………………………………… 340

10.3.1 从DFA角度降低成本……………………………………………………340

10.3.2 降低材料成本………………………………………………………… 348

10.3.3 降低冲压模具成本…………………………………………………… 358

10.3.4 利用连续模料带辅助后续装配工序………………………………… 360

10.3.5 选择合适的压力机…………………………………………………… 363

10.3.6 选择合适的生产方式………………………………………………… 364

10.3.7 冲压件公差…………………………………………………………… 364

10.3.8 面向成本的冲压件开发流程………………………………………… 368

第11章 DFC成本计算软件……………………………………………………………371

11.1 产品成本计算……………………………………………………………… 371

11.1.1 产品成本计算的必要性………………………………………… 371

11.1.2 产品成本计算的关键………………………………………………… 374

11.1.3 产品成本计算的挑战………………………………………………… 374

11.1.4 成本计算不建议使用Excel表格………………………………………375

11.2 DFC成本计算软件介绍………………………………………………………376

11.3 DFC成本计算软件应用案例…………………………………………………380

11.3.1 注射成本的计算过程………………………………………………… 380

11.3.2 设计方案决策………………………………………………………… 381

11.3.3 降低塑胶件成本……………………………………………………… 382

参考文献……………………………………………………………………………… 387

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