Отработка конструкций радиоэлектронных средств на технологичность

Факультет дистанционного обучения (ФДО) Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

(ТУСУР) Кафедра Комплексной информационной безопасности ЭВС (КИБЭВС) Реферат по дисциплине «Технология электронно-вычислительных средств»

на тему: «Отработка конструкций радиоэлектронных средств на технологичность»

Выполнил: Комиссаров Д.И.

Лангепас 2011

Введение

Технологическая подготовка производства РЭС (радиоэлектронных средств) должна содержать оптимальные решения не только задач обеспечения технологичности изделия, проектирования и постановки производства, но и проведения изменений в системе производства, обусловленных последующим улучшением технологичности и повышением эффективности изделий.

Подсистема автоматизированного анализа конструкции РЭС и отработки ее на технологичность. При создании автоматизированной подсистемы обеспечения технологичности конструкции изделия основная задача заключается в том, чтобы, используя преимущества ЭВМ в области обработки больших объемов информации и выполнения рутинных расчетов, дать разработчикам новых изделий действенный инструмент, позволяющий проводить всесторонний анализ конструкции на технологичность.

В автоматизированную подсистему обеспечения технологичности конструкции изделия включен функциональный анализ изделий по стоимости и трудоемкости, который позволяет разработчику на самой начальной стадии проектирования рассматривать конструкцию с учетом показателей, характеризующих ее производство и эксплуатацию. Функциональный анализ способствует широкому заимствованию конструктивных решений, эффективность которых подтверждена практикой изготовления и эксплуатации. Технология функционального анализа изделия по стоимости и трудоемкости, дополненная поиском унифицированных конструктивных решений и анализом деталей и сборочных единиц и обеспечения технологичности.

Технологичность конструкции Отработка конструкции изделия на технологичность определяется правилами обеспечения технологичности конструкций изделий, регламентированных ГОСТ 14.201−73, ГОСТ 14.201−83. При оценке технологичности конструкции необходимо учитывать, что любое изделие можно рассматривать как объект производства и как объект эксплуатации.

Технологичность конструкции изделия — это совокупность свойств изделия, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства и изготовлении, эксплуатации и ремонте по сравнению с соответствующими показателями однотипных конструкций изделий того же назначения при обеспечении установленных значений показателей качества и принятых условий изготовления, эксплуатации и ремонта. Другими словами, можно сказать, что технологичность — это приспособленность к производству.

Отработка конструкции изделия на технологичность производится совместно разработчиками конструкторской и технологической документации.

Задачи отработки конструкции РЭС на технологичность могут быть определены следующим образом:

а) минимальное количество составных частей и номенклатуры изделий;

б) минимум доводочных и регулировочных операций после сборки;

в) максимальное использование взаимозаменяемости, контролепригодности, инструментальной доступности элементов и узлов;

г) максимальное использование унифицированных, нормализованных и стандартизированных деталей, узлов и материалов;

д) обеспечение технологичной компоновки;

е) выбор правильных установочных баз;

ж) использование новых материалов с улучшенными свойствами и новых технологических процессов.

Вид технологичности определяется признаками, характеризующими область проявления технологичности конструкции изделия (рис.1). Различают производственную и эксплуатационную виды технологичности.

Производственная технологичность конструкции изделия проявляется в сокращении затрат средств и времени на:

· конструкторскую подготовку производства;

· технологическую подготовку производства;

· процессы изготовления, в том числе контроля и испытаний.

Эксплуатационная технологичность конструкции изделия проявляется в сокращении затрат времени и средств на технологическое обслуживание и ремонт изделия.

Главными факторами, определяющими технологичность конструкции изделия, являются:

· вид изделия;

· объем выпуска;

· тип производства.

Вид изделия определяет главные конструктивные и технологические признаки, обусловливающие основные требования к технологичности конструкторского изделия.

Объем выпуска и тип производства определяют степень технологического оснащения, механизации и автоматизации технологических процессов и специализацию всего производства.

Вид оценки характеризует метод сравнения конструктивных решений и обоснования выбора оптимального варианта конструкции изделия.

Рисунок 1. Виды технологичности и факторы, определяющие требования к ней Оценка технологичности конструкции изделия может быть двух видов: качественной или количественной.

Качественная оценка характеризует технологичность конструкции обобщенно на основании опыта исполнителя. Качественная оценка технологичности изделия осуществляется с помощью типовых качественных характеристик на этапе эскизного проекта: регулируемость, контролепригодность, взаимозаменяемость и др.

Качественная оценка при сравнении вариантов конструкции в процессе проектирования изделия предшествует количественной оценке и определяет целесообразность количественной оценки и соответственно затрат времени на определение численных значений показателей технологичности сравниваемых вариантов.

Количественная оценка технологичности изделия Количественная оценка технологичности конструкции изделия выражается показателем, численное значение которого характеризует степень удовлетворения требований технологичности конструкции.

Технологичность конструкции изделия оценивают количественно с помощью системы показателей технологичности, которые определены для каждого класса блоков РЭС в количестве, как правило, не более семи (рис. 2).

При проектировании изделия наиболее важны конструкторские показатели, которые можно объединить в три группы показателей:

· использования;

· повторяемости;

· новизны.

Эти группы определяют трудоемкость изготовления изделия. К ним можно отнести следующие показатели:

· использования марок материалов;

· использования оригинальных деталей и сборочных единиц;

· использования точных деталей;

· использования сложных сборок;

· использования оригинальных электрорадиоэлементов и микросхем;

· использования типоразмеров установочных элементов;

· типоразмеров печатных плат;

· использования базовых (типовых) несущих конструкций.

Указанные показатели рассчитываются как отношение указанных деталей (материалов) к общему количеству деталей (материалов), используемых в изделии.

Рисунок 2. Классификация показателей технологичности конструкции Нормативные показатели (КТК) технологичности блоков РЭС в зависимости от класса блока, вида изделия и типа производства представлены в табл. 1.

Таблица 1. Нормативные показатели блоков РЭС

Оценка технологичности выполняется по комплексному показателю технологичности: технологичность радиоэлектронный конструкция изделие

где — значение рассчитанного базового показателя; - весовой коэффициент показателя; n — число показателей (n = 7).

Таблица 2. Состав базовых показателей технологичности для электронных блоков

Конструкция изделия РЭС считается технологичной, если рассчитанное значение комплексного показателя технологичности соответствует нормативному диапазону для рассматриваемого класса блока (табл. 1).

Для повышения технологичности конструкции РЭС на производстве применяют известные методы, правила, приёмы и направления совершенствования: унификация и стандартизация применяемых деталей и сборочных единиц в изделии и их взаимозаменяемость; нормализация конструктивных элементов изделий РЭС; классификация и типизация деталей, сборочных единиц и на их основе технологических процессов изготовления изделий РЭС; использование новых прогрессивных технологий изготовления РЭС и современных материалов, применение автоматизации при проектировании и производстве изделий РЭС.

Методы обеспечения технологичности конструкции РЭС Иерархичность является одним из важнейших способов повышения технологичности конструкции и обусловлена следующими технологическими соображениями.

Конструкторская иерархия позволяет улучшить технологичность конструкции путем сокращения числа уровней разукрупнения, их типизации и унификации, организации хорошо оснащенных специализированных производств, типовых ТП для каждого уровня, автоматизации конструирования и изготовления с использованием ЭВМ и роботов.

Технологичность конструкции РЭС обеспечивается на всех этапах разработки.

На этапе рабочей документации уточняется номенклатура унифицированного крепежа и типовых элементов; анализируется возможность обеспечения технологичности сборки (исключение промежуточной разборки, выбор способов базирования и фиксирования, методов регулировки); устанавливаются экономически целесообразные способы получения заготовок; производится поэлементная отработка конструкции деталей и узлов на технологичность.

На всех этапах разработки конструкции начиная с технического предложения производится контроль конструкторской документации на технологичность.

На этапе технического предложения проверяется правильность выбора членения конструкции на узлы и детали в соответствии с требованиями технологичности; на этапе эскизного проекта уточняется компоновка (простота, преемственность конструкции, удобство изготовления, монтажа, регулировки, соответствие марок используемых материалов установленному перечню); на этапе технического проекта оценивается возможность параллельной сборки и контроля узлов изделия и всего изделия в целом, технологичность сборки изделия и его узлов, обеспечение взаимозаменяемости сборочных узлов и деталей; минимизируется объем доделочных работ.

На этапе рабочей документации следует обращать внимание на наличие сборочных баз деталей и узлов, требования точности выполнения размеров и обеспечение необходимой шероховатости поверхности деталей, технологичность используемых видов производств.

Рассмотрим организацию и методологию, специфику обеспечения технологичности конструкций, внутренней электромагнитной совместимости; способы защиты от влияния тепла, влаги, механических воздействий, вопросы внешнего оформления РЭС с учетом требований эргономики и технической эстетики.

Существенное влияние на технологичность конструкции оказывают материалы конструкции с точки зрения пригодности их для того или иного вида обработки (например, для фрезерования наиболее целесообразно использовать сплав Д16, а для литья под давлением — какой-либо литейный сплав), токсичности (использование токсичных материалов, например оксида бериллия или компаунда КТ-102, удорожает производство), физико-химических свойств.

Взаимодействие конструкторов и технологов особенно тесно при согласовании конструкторской документации с технологами и при оценке технологичности конструкции на всех этапах конструкторского проектирования.

При обосновании прочности и жесткости конструкции необходимо принимать меры для обеспечения ее технологичности путем выбора вида типовой конструкции, марок материалов, способов формообразования, снижения материалоемкости и трудоемкости изготовления, способов упрочнения поверхности для увеличения предела выносливости.

Форма отражает все качества конструкции: технологичность, рациональность компоновки, удобство эксплуатации и обслуживания, эстетическую выразительность и т.

При художественно-конструкторском оформлении РЭС необходимо учитывать технологические ограничения на формои цвето-образование, фактуру поверхности (матовая, шероховатая, блестящая, с рисунком), параметры применяемых материалов (цветовой тон, защитно-декоративные свойства, технологичность их использования).

Меры по обеспечению технологичности конструкции стационарных РЭС сводятся к использованию типовых конструкций, их выбору с учетом серийности РЭС.

Увеличению технологичности служит обеспечение легкого доступа к узлам и элементам при обслуживании и ремонте.

На конструкцию переносных РЭС оказывают влияние также такие факторы, как удобство переноски, способы миниатюризации, способы обеспечения устойчивости к климатическим и механическим воздействиям, защита от собственного тепловыделения, специфика базовой конструкции, обеспечение эстетичности и технологичности.

При обеспечении технологичности конструкции переносных РЭС необходимо учитывать объем производства.

На конструкцию носимых РЭС оказывает влияние большое число факторов: необходимость минимизации габаритов, массы, энергопотребления, стоимости; защита от влияния дестабилизирующих факторов; химическая совместимость материалов с телом человека (исключение раздражения кожи); ремонтопригодность и технологичность; эстетичность и эргономичность.

Использование несущих конструкций позволяет улучшить компоновку, теплоотвод, экранирование и заземление, а также повысить надежность и технологичность составных частей и изделия в целом.

Для снижения конструктивной сложности необходимо выбрать материал детали, обеспечивающий возможность применения высокопроизводительного метода получения заготовки; выбрать оптимальный технологический процесс получения заготовки и изготовления из нее детали, наиболее технологичное конструктивное оформление отдельных поверхностей детали с позиции наименьшей сложности ее обработки.

Выбор наиболее технологического материала связан с выбором наилучшего способа обработки. Так, например, нужно учитывать, что не все материалы поддаются обработке резанием, штамповкой и т. п.

Выбор заготовки определяется конфигурацией и материалом детали, причем эти факторы должны рассматриваться как равнозначно действующие.

Простые детали легче изготавливать из заготовок, выполненных в виде лис-тов, лент, проволоки путем штамповки, навивки и т. д. Настройка оборудова-ния для изготовления этих деталей несложная и не требует высокой квали-фикации рабочих. Поэтому простые детали являются технологичными.

Детали сложной конфигурации, изготавливаемые из заготовок, полученных литьем, прессованием из порошков, штамповкой (горячей или холодной), обычно не требуют дополнительной обработки, так как их поверхности в основном получаются качественными, размеры достаточно точными, кон-структивная сложность конфигурации? высокой. Технологичность деталей сложной конфигурации повышается с увеличением объема их выпуска.

Наиболее сложные (специальные) детали требуют для изготовления специального оборудования, приспособлений, инструмента, заготовок, по-этому они характеризуются наименьшей технологичностью. Чем меньше в изделии специальных деталей, тем выше его технологичность.

Размеры деталей с целью их стандартизации и унификации должно быть выбрана из стандарта с выделением их наиболее предпочтительных.

Такое ограничение размеров позволяет значительно снизить номенклатуру инструментов, материалов, приспособлений, измерительных приборов. При расчете размеров выбор их не производят.

Один из важнейших показателей качества детали — требования к точности изготовления и шероховатости поверхности ее элементов. Так, при завышенной точности детали увеличивается ее себестоимость и трудоемкость, а при заниженной точности могут ухудшиться условия сборки узла, в который входит деталь.

Рациональная простановка размеров с учетом технологических требований обеспечивает совмещение конструкторских и технологических баз, наивысшую точность изготовления детали, получение необходимых размеров детали при обработке на станке по настроенным операциям, применение наиболее простых приспособлений, инструментов, надежность и простоту методов измерения детали на станке при ее обработке и окончательном контроле, рациональную последовательность операций.

При конструктивном оформлении отдельных поверхностей необходимо обеспечить свободный доступ инструмента к обрабатываемой поверхности, т. е. удобство обработки.

Механообрабатываемые детали должны иметь достаточную жесткость и обеспечить удобную установку на станке. Труднообрабатываемые детали сложной конфигурации заменяют сборочными единицами, состоящими из простых деталей.

Практика показывает, что детали, изготовленные обработкой без снятия стружки или с незначительным снятием (точные виды литья, штамповка, формование пластмасс и др.), оказываются более технологичными, чем дета-ли, обработанные резанием даже при малых объемах выпуска, так как деталь, полученная из более дорогой заготовки, изготовленная с малыми припусками, с большей точностью, дешевле.

Широкое применение холодной штамповки объясняется высокой производительностью процесса, достаточно высокой точностью и стабильностью размеров деталей, большим разнообразием форм и низкой себестоимостью деталей.

При конструировании штампованных деталей необходимо учитывать следующие рекомендации: выбор материала следует производить с учетом его штампуемости и условий эксплуатации; применять минимально необходимую толщину материала; в случае необходимости предусматривать ребра жесткости; конструкцию детали выбрать с учетом рационального использования листового материала; по возможности унифицировать отдельные элементы штампуемых деталей (радиусы закруглений, диаметры отверстий и т. п.); пробивкой получать отверстия, диаметр которых равен или больше толщины материала; при гибке без необходимости не применять минимальных радиусов.

Технологичность конструкции деталей оценивают следующим образом: качественно определяют уровень технологичности, разрабатывают рекомендации по улучшению технологичности.

Для обеспечения технологичности конструкции деталей необходимо:

· выявить функции и конструктивные схемы основных деталей;

· определить возможность объединения функций и уменьшения числа деталей в изделии, преемственности конструкции деталей, включая их стандартизацию и унификацию;

· определить технологическую рациональность конструктивных решений;

· выявить детали, являющиеся сменными, требующие проведения специального контроля при обслуживании и ремонте, определить требо-вания к конструкции таких деталей и предпосылки для удовлетворения этих требований.

1. Бородин С. М. Общие вопросы проектирования радиоэлектронных средств. Уч. пособ., Ульяновск, 2007, 104с.

2. Алферов Г. К. Технологичность конструкций изделий. — М.: Машиностроение, 1985.

3. Моисеева Н. К. Выбор технических решений при создании новых изделий. — М.: Машиностроение, 1980.

4. Войчинский А. М., Янсон Э. Ж. Технологичность изделий в приборостроении. — Л.: Машиностроение, 1988

5. ГОСТ 14.201−73.

6. ГОСТ 14.201−83.

7. Интернет.