Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Общая часть. Во введении необходимо указать :




 

 

Введение

Во введении необходимо указать :

- общие задачи конструирования и технологии изготовления цифровых устройств;

- обосновать актуальность поставленной задачи;

- перечислить основные направления создания надежной и высокотехнологичной аппаратуры.

Общая часть

 

4.2.1 В общей части в подразделе “Назначение, принцип работы, область применения устройства”необходимо указать назначение узла (цифровой, аналоговый, аналого-цифровой, выполняемые функции) а также описать принцип его работы. Конкретизируются электрические и частотные параметры устройства (диапазон рабочих частот, быстродействие), особенности функционирования схемы электрической принципиальной (Э3), описываются связи проектируемого устройства с другими изделиями и человеком-оператором, приводятся значения климатических и механических факторов, соответствующих заданной группе эксплуатации аппаратуры.

Проводится анализ Э3 с точки зрения возможностей конструктивного исполнения или компоновки с учетом ограничений (тепловых, электрических, магнитных и электромагнитных взаимовлияний электрорадиоэлементов (ЭРЭ)).

 

4.2.2 В подразделе “Выбор и анализ элементной базы”производится: сравнение условий эксплуатации, хранения, транспортировки изделия с техническими условиями на используемую элементную базу; анализ совместимости ИМС, ЭРЭ и поверхностно монтируемых компонентов (ПМК) по электрическим, конструктивным, электромагнитным, тепловым и другим параметрам. В случае, если технические условия на элементную базу не соответствуют условиям эксплуатации, необходимо подобрать другую элементную базу или предложить способ защиты от внешних воздействий. По результатам анализа элементной базы заполняют таблицу 1 и делают выводы /1/.

 

Таблица 1 Характеристика элементной базы

 

Наименование ЭРЭ и компонентов Количество, шт. Конструктивные параметры Допустимые условия эксплуатации
масса, г. количество выводов, шт. диаметр выводов, мм. штыревые или планарные установочная площадь, м2 × 10-6 интенсивность отказов, λ × 10-6 1/ ч диапазон температур, Со Вибрации ударные перегрузки, g влажность, % (при оС)
диапазон частот, Гц. перегрузки, g
                         

 

Определяют также конструктивную сложность устройства (малая, средняя и высокая насыщенность поверхности печатной платы (ПП)), которая оценивается числом схемных или активных элементов, числом выводов ПМК.

 

4.2.3 В подразделе “Основные требования к конструкции устройства” необходимо выявить основные требования к конструкции проектируемого устройства и расположить их в ранжированной последовательности на основе анализа требований технического задания и схемы электрической принципиальной устройства и предложить возможные пути улучшения важнейших показателей конструкции проектируемого устройства.

Подсказка (смотри 4.2.3.1-4.2.3.9)

 

4.2.3.1 Рассмотрим основные требования и возможные пути их реализации

Качество конструкции цифровых устройств характеризуется совокупностью основных технико-экономических требований /2,3/. При разработке нового изделия необходимо стремиться обеспечивать:

1) минимально возможные габариты и массу изделия;

2) высокое быстродействие и помехоустойчивость;

3) достаточную надежность;

4) ремонтопригодность изделия;

5) минимальную себестоимость изделия;

6) технологичность конструкции;

7) необходимый уровень стандартизации, нормализации и унификации конструкции;

8) обоснованный выбор вида монтажа.

 

 

4.2.3.2 Уменьшение габаритов и массы

 

Применение микросхем дает наибольший выигрыш в объеме и массе в относительно несложной аппаратуре. Увеличение объема происходит из-за наличия в конструкциях цифровых устройств металлических (пластмассовых) несущих конструкций, обеспечивающих прочность и защиту от внешних воздействий, удовлетворения требования нормального теплового режима. Уменьшение габаритов цифровых устройств возможно лишь при комплексном подходе к проблеме микроминиатюризации конструкций: использовании БИС и СБИС; отказе от совместного применения микросхем и дискретных элементов; разработке и использовании мощных микросхем от единиц до десятков ватт для схем управления внешними устройствами и схем источников вторичного электропитания; широком применении печатного монтажа, малогабаритных соединителей, тонколистового проката или других материалов для снижения металлоемкости несущих конструкций; увеличении частоты питающего напряжения с 50 и 200 Гц до 20 – 200 кГц и так далее.

Следует учитывать, что /1/:

1) корпуса ИМС с планарными выводами занимают в два раза больше площади на ПП по сравнению с корпусами ИМС со штыревыми выводами, но установка последних возможна с одной стороны ПП, а с планарными – с обеих;

2) использование корпусных ИМС приводит к большим затратам полезного объема и массы изделия, уменьшает на один-два порядка плотность компоновки компонентов по сравнению с плотностью их размещения в бескорпусном варианте;

3) бескорпусные изделия широко применяются в бортовой электронной аппаратуре (ЭА), ПЭВМ, калькуляторах, так как позволяют эффективно использовать объем и сократить массу устройств.

 

4.2.3.3 Увеличение быстродействия и помехозащищенности

 

Количество информации, передаваемое или преобразуемое электронным устройством в единицу времени, называется быстродействием этого устройства. Малые габариты отдельных элементов, высокая плотность электрических соединений затрудняют конструктивную реализацию этих требований. Можно выделить следующие причины, ограничивающие быстродействие при передаче сигналов по цепям связи:

- задержка сигнала за счет конечного времени прохождения по цепям связи;

- искажение сигнала из-за рассогласования входных и выходных сопротивлений логических элементов с волновым сопротивлением цепи;

- помехи, вызванные паразитными связями между рядом расположенными цепями;

- помехи из-за наличия общих цепей питания и нулевого потенциала (земли).

Электрические соединения конструктивных элементов могут быть выполнены различными способами. Выбор оптимальных способов соединений, способов согласования цепей связи, элементов согласования – важнейший фактор повышения быстродействия аппаратуры.

Следует учитывать, что:

1) поверхностно-монтируемые элементы (ПМК) позволяют увеличить плотность компоновки, улучшить электрические параметры за счет получения более коротких связей между внешним выводом и кристаллом, снижения сопротивления, уменьшения межвыводной емкости, индуктивности, что повышает быстродействие;

2) аналоговая аппаратура обычно конструируется в виде линейки последовательных каскадов с минимальной длиной межкаскадных связей и в ней не применяется максимально плотная компоновка ЭРЭ и ИМС для исключения самовозбуждения схемы, что также находит отражение в конструкции ПП (вытянутая форма ПП), в плотности печатного монтажа (невысокая);

3) исходя из требований обеспечения электромагнитной совместимости компонентов определяются ограничения на взаимное расположение элементов линий связи и компонентов, а также ограничения на выбор соответствующих материалов для оснований ПП (для низкочастотных схем выбирают стеклотекстолит, для высокочастотных – фторопласт, полиимид и др.);

4) требования по быстродействию в цифровых устройствах обеспечиваются:

- правильным выбором материалов оснований ПП, так как скорость распространения сигналов в электронных схемах обратно пропорциональна диэлектрической проницаемости материалов;

- компоновкой ячейки, размещением компонентов вдоль проводников питания;

- минимизацией длины линий связи;

- увеличением числа слоев МПП и плотности проводящего рисунка;

5) цепи входа и выхода сигналов (входные и выходные печатные проводники) не должны прокладываться рядом или параллельно друг другу, чтобы избежать возникновения паразитных обратных связей;

6) емкостные помехи обусловлены:

-большими перепадами напряжений;

-большими входными сопротивлениями;

-большой емкостной связью (при параллельном расположении проводников на большой длине);

7) индуктивные помехи обусловлены:

-большими перепадами токов в линиях связи (при малых Rвых);

-большой индуктивной связью (при близком расположении параллельных проводников на большой длине).

 

Пример. Предположим, что имеем схему электрическую принципиальную, приведенную в соответствии с рисунком 1, и элементную базу изделия ЭВА, выполненного на ИМС серий К155, К133 и КР580. В частности, анализируется схема электрическая принципиальная модуля оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) емкостью 64 одноразрядных слова в соответствии с рисунком 1, которая имеет ИМС 155РУ1 и К155ИД1 /2/.

Для обеспечения максимального быстродействия и помехоустойчивости неиспользуемые выходы ИМС должны находиться под постоянным потенциалом. Это позволяет исключить перезарядку емкости разомкнутого эмиттера входного транзистора относительно выводов схемы, которая увеличивает время задержки сигнала. Если в схеме не выполнена эта рекомендация, то применяют один из рекомендованных способов включения неиспользуемых выводов.

 
 

 

Рисунок 1- Схема электрическая принципиальная модуля ОЗУ

 

Конструктивно и электрическими связями следует обеспечить сигналы, поступающие на входы микросхем в соответствии с требованиями технических условий, так как в противном случае не может быть обеспечена безотказная работа элементов. Это в особенности относится к случаю, когда ИМС управляются от внешних источников. Критичными в данном случае являются длительности фронта и среза входных сигналов (не более 150 нс).

При конструировании цифрового устройства на ИМС серии К155 разводка питающего напряжения узлов и блоков (шин «земля» и «питание») должна производиться проводниками с возможно более низким сопротивлением.

При использовании многослойных печатных плат рекомендуется разводку шин «питание» производить в одном слое, а шин «земля» в другом, соседнем; шины располагать одну над другой. При наличии свободной площади в слое рекомендуется использовать ее для увеличения поверхности шины «земля».

Низкочастотные помехи, проникающие в цифровое устройство по шинам питания, должны блокироваться с помощью конденсатора емкостью 0,1 мкФ, включенного между выводами «питание» и «земля» непосредственно с места начала проводника печатной платы.

Развязывающие емкости по высокой частоте должны быть равномерно распределены по всей площади печатной платы относительно ИМС из расчета один конденсатор на группу не более чем 10 микросхем емкостью не менее 0,002 мкФ на микросхему. Конденсатор развязки, установленный в непосредственной близости от микросхемы, образует цепь низкого сопротивления высоким частотам.

Конденсаторы устанавливают на той стороне платы, на которой располагают ИМС, в непосредственной близости от них. Для блокировки высокочастотных пульсаций следует использовать безындукционные конденсаторы.

Конденсаторы емкостью 0,1 мкФ устанавливают в непосредственной близости от каждой ИМС серии К155. Эти микросхемы должны устанавливаться в непосредственной близости от шин «земля».

Для подведения напряжения питания и подключения шины «земля» рекомендуется использовать крайние контакты электрического соединителя.

Информационные линии связи в пределах платы рекомендуется осуществлять с помощью печатного монтажа.

Проводники, расположенные на различных сторонах платы или в соседних слоях, должны перекрещиваться под углом 45 или 900. Проводники должны быть по возможности короткими. Максимально допустимая длина печатных параллельных проводников, расположенных на одной стороне платы или в одном слое, при ширине печатных проводников 0,5 – 1,5 мм не должна превышать значений, приведенных в таблице 2.

Таблица 2

Количество проводников Ширина печатных проводников, мм
0,5 1,0 1,5
  Длина печатных проводников (допустимая), мм

 

Информационные линии связи между платами рекомендуется осуществлять с помощью монтажной панели, которая конструктивно может быть выполнена в виде печатной платы или панели, имеющей экранирующее покрытие со стороны монтажа. Экран должен быть соединен с шиной «земля» печатных плат.

Линии связи для передачи сигналов синхронизации при печатном монтаже должны быть удалены от информационных линий и от линий синхронизации другой фазы на расстояние не менее 2,5 мм или заэкранированы «землей» в одной точке. Ширина печатного экранирующего проводника должна быть в 2 – 3 раза больше ширины проводника цепей синхронизации.

Линии связи от выхода ИМС до элементов индикации рекомендуется выполнять одиночными проводами, которые можно укладывать в жгут. Длина линий связи при этом определяется из условий обеспечения максимально допустимого напряжения, приложенного к выходу ИМС (5,25 В для К155ЛА8, 7 В для К155ЛА7, 60 В для К155ИД1).

 

4.2.3.4 Увеличение надежности

 

Проблема надежности складывается из решения задач обеспечения нормального теплового режима, защиты аппаратуры от внешних климатических и механических воздействий, воздействий электрических, магнитных и электромагнитных полей.

Следует учитывать, что при микроминиатюризации уменьшаются размеры, увеличивается рассеиваемая мощность на единицу объема, ухудшается эффективность отвода теплоты за счет конвекции и излучения. Нагревание аппаратуры приводит к ухудшению свойств р-n переходов, возрастанию токов утечек, уменьшению коэффициентов передачи транзисторов, повышению частоты отказов микросхем. Введение в аппаратуру принудительной системы охлаждения или элементов дополнительного теплоотвода (радиаторы, оребрение поверхностей) при использовании одной и той же элементной базы может не только не повысить плотность компоновки, а, наоборот, уменьшить ее за счет громоздкой конструкции системы охлаждения. Поиск оптимального соотношения между надежностью и габаритами и создание аппаратуры без излишних запасов прочности (способность аппаратуры выдерживать без разрушений внешние температурные, механические, влажностные и прочие воздействия) является важнейшей задачей.

 

Пути повышения надежности электронных устройств

Высокий уровень надежности при проектировании может быть обеспечен за счет рационального выбора схемы и комплектующих элементов, резервирования по нагрузке и элементам, применения встроенных автоматизированных систем контроля и прогнозирования отказов. Рациональной будет наиболее простая схема, причем она должна содержать возможно меньшее число элементов, исключать появление отказов с опасными последствиями и использовать комплектующие элементы с широкими допусками. Выбор надежной схемы подразумевает использование наиболее надежной типовой схемы из ряда известных или аналогичных по назначению элементов.

Важным фактором повышения надежности электронных устройств является микроминиатюризация. Интегральные микросхемы имеют интенсивность отказов на два-три порядка ниже, чем дискретные полупроводниковые приборы. Конструкции, созданные на интегральных схемах, имеют меньшее количество внешних соединений, которые являются основной причиной отказов.

При выбранной схеме надежность цифровых устройств зависит от правильного выбора электрорадиоэлементов и режимовихработы. Условия применения электрорадиоэлементов оговариваются техническими условиями. Необходимо применять стандартные элементы, так как они лучше отработаны, имеют более совершенную технологию изготовления и более высокую надежность. Большинство деталей и элементов должны работать в облегченных режимах. Особое внимание следует уделять облегчению режимов работы наиболее трудно заменяемых при эксплуатации элементов и деталей. Резервирование по нагрузке повышает надежность схемы в 4—5 раз и более.

Защита от температурных воздействий достигается применением теплоотводов. Элементы, выделяющие большое количество теплоты, помещают вблизи теплообменника (если он применяется), а элементы, чувствительные к повышенным температурам, располагают возможно дальше от сильно нагревающихся деталей.

Повышения надежности можно также добиться термостатированием, ослаблением ударных нагрузок с помощью амортизации, уменьшением влияния влажности при транспортировке, хранении и эксплуатации. Механические нагрузки могут изменять взаимное расположение электрорадиоэлементов, что приводит к замыканию и обрывам выводов в местах пайки. Уменьшение количества паяных и сварных соединений повышает вибропрочность конструкции.

Резервированием называется метод повышения надежности, при котором функции отказавшего изделия выполняют другие, специально предусмотренные для этого изделия. Принципиальное отличие резервирования от остальных методов повышения надежности состоит в том, что оно позволяет повысить надежность аппаратуры по сравнению с надежностью элементов. При этом общая надежность аппаратуры может быть выше надежности элементов. Путем резервирования можно создать надежную аппаратуру даже из относительно ненадежных элементов.

По отношению к системе различают общее и раздельное резервирование, а по способу включения резерва - постоянное и замещающее. При общем резервировании производится резервирование объекта в целом, а при раздельном - отдельных элементов объекта или их группы. При постоянном резервировании всегда включен резерв, который находится в рабочем состоянии, а при замещающем способе резерв включается автоматически или вручную после отказа основного устройства. Недостаток постоянного включения резерва заключается в том, что при выходе из строя одного из элементов изменяются режимы резервируемого узла и остальных параллельно включенных элементов. Включение резерва методом замещения требует определенного промежутка времени после подачи соответствующего сигнала. Для сокращения этого времени заменяющий резерв может находиться в полурабочем (полуразогретом) состоянии.

При всех методах резервирования усложняется конструкция, увеличиваются габаритные размеры и масса. Поэтому резервирование следует применять только в тех случаях, когда не имеется возможности обеспечить требуемую надежность системы другими средствами.

При конструировании необходимо также обеспечить ремонтопригодность конструкции, что связано с рациональной компоновкой. Последняя должна обеспечивать свободный доступ ко всем блокам и элементам, а также ко всем контрольным точкам конструкции. В сложной аппаратуре предусматриваются устройства, автоматизирующие процесс нахождения неисправностей.

Процесс производства имеет решающее значение для обеспечения надежности изделия. В процессе производства на надежность влияют: качество поставляемых микросхем, электроэлементов и материалов; эффективность принятой системы их контроля; степень автоматизации и механизации технологического процесса; наличие технологических операций, предупреждающих появление брака, а также операций, выявляющих скрытый брак предыдущих операций. Он возникает при нарушении режимов технологического процесса и не может быть выявлен прямыми методами контроля. Для выявления скрытого брака используют входной контроль, технологическую электротермотренировку и др.

Надежность исходных элементов и материалов заключается в том, чтоих параметры должны сохранять требуемую величину в течение всего срока службы. Большой процент отказов по вине исходных элементов и материалов является следствием недостаточно четкой организации входного контроля.

Поступающие на сборочные участки электрорадиоэлементы могут иметь недостаточную эксплуатационную надежность вследствие некачественного изготовления или продолжительного хранения. Элементы некачественно изготовленные являются причиной внезапных отказов, которые выявляются в начальный период работы аппаратуры. Элементы, имевшие продолжительный срок хранения, вызывают постепенные (параметрические) отказы. Возникновение параметрических отказов связано с постепенным изменением одного или нескольких параметров. Выбор оптимального метода контроля зависит главным образом от количества элементов, стоимости контроля и затрат на исправление брака, вызванного некачественными элементами.

Экономическая целесообразность сплошного контроля определяется выражением

mM2 ³ NM1,

где т — количество дефектных деталей;

М2 стоимость ремонта изделия, связанного с заменой дефектной детали;

N — общее количество деталей в проверяемой партии;

M1 стоимость проверки одной детали.

 

Испытание готовых изделий под нагрузкой с целью отбраковки потенциально ненадежных изделий называется технологической тренировкой. Большое значение имеет выбор режимов технологической тренировки, под которыми понимаются виды, степень, последовательность воздействий и режимы работы аппаратуры, обеспечивающие выявление максимального количества скрытых производственных дефектов аппаратуры и комплектующих элементов. В состав программы тренировки необходимо включать наиболее экономичные и эффективные виды испытаний, предусматривающие включенное состояние аппаратуры. Наиболее часто используют механические воздействия (вибрацию, удар) и воздействия повышенных и пониженных температур. Режимы технологической тренировки выбирают из допустимых по техническим условиям воздействий, наиболее опасных для данных изделий. Наибольший интерес при отбраковке интегральных схем представляют собой электрическая и термическая нагрузки, которые могут применяться в отдельности или совместно. В ряде случаев в состав тренировки включают один вид механических воздействий (обычно вибрацию).

Оптимальная программа тренировки должна обеспечить минимальное для данных условий время приработки.

Тренировке целесообразно подвергать изделия и отдельные элементы схемы, имеющие ярко выраженный период приработки. При малой продолжительности периода приработки любая кратковременная тренировка является эффективным методом повышения надежности. По мере возрастания продолжительности периода приработки ее эффективность зависит от времени проведения процесса. Идеальным временем с точки зрения эффективности является время, равное периоду приработки.

Надежность изделия определяется надежностью отдельных технологических процессов и их количеством.

В результате анализа установлено, что 25% отказов в электронных устройствах происходит от некачественной пайки. Причинами этого являются плохая зачистка мест пайки, отсутствие контроля режимов, движение (смещение) соединяемых деталей в период охлаждения припоя, неправильный выбор паяльника по мощности, применение материалов низкого качества.

Конструктор, ориентируясь на тот или иной технологический процесс, должен знать возможный уровень его надежности. Менее надежными являются неавтоматизированные процессы, где большинство режимов определяется оператором, а последствия их нарушения выявляются через значительное время. Например, при выполнении пропиточных работ возможны отклонения в степени вакуума, давления, температуры, времени и др. Если в результате недостаточной температуры сушки в обмотке остается влага, то вследствие последующей коррозии может произойти обрыв провода. Такой недостаток не может быть обнаружен непосредственно после выполнения технологического процесса.

Неполная полимеризация при прессовании изделий из пластическихмасс может вызвать повышенную влагопроницаемость изделия. Этот дефект является результатом недостаточной температуры при прессовании и малого времени выдержки.

Чтобы исключить появление скрытого брака, необходимо обеспечить строгое выполнение режимов технологического процесса. Необходимо автоматизировать в первую очередь те технологические процессы, результаты которых не могут быть выявлены непосредственно после их осуществления.

Наиболее надежными являются автоматизированные технологические процессы с обратной автоматической связью между параметрами обрабатываемого изделия и условиями его получения.

Надежность приемочного контроля определяется вероятностью того, что проверенное изделие соответствует техническим условиям. Повышение надежности только за счет контроля приводит к удорожанию изделия.

Надежность электронной аппаратуры зависит непосредственно от условий, в которых она работает. На основании статистических данных установлено, что 37% всех отказов происходит вследствие неправильной эксплуатации. Изменения параметров некоторых элементов могут неблагоприятно влиять на режимы работы других элементов и привести к выходу из строя всей аппаратуры. Такой отказ можно предупредить путем прогнозирования, в результате которого выявляется элемент с измененными параметрами.

Для получения информации о состоянии системы или элемента проводят измерения определяющего или выходного параметра или используют статистические данные предшествующего периода эксплуатации, а также специальных испытаний.

На основании паспортных данных или с помощью испытаний устанавливают допустимые значения параметров. Если параметры прогнозирования меняются закономерно, то во время профилактических работ можно сравнивать результаты измерений того или иного параметра с известным уровнем, при котором происходит отказ. Надежность системы повышается при наличии встроенных контрольно-измерительных приборов и индикаторных ламп. Они дают информацию, характеризующую состояние системы в ряде узловых точек.

Проведение мероприятий по повышению надежности требует дополнительных затрат. Оптимальной надежностью называется такая надежность, при которой затраты, связанные с разработкой, производством и эксплуатацией изделия, будут наименьшими.

 

4.2.3.5 Улучшение ремонтопригодности

 

При разработке цифровых устройств необходимо предусмотреть легкое обнаружение и быстрое устранение неисправностей, появляющихся в процессе эксплуатации. В зависимости от сложности и назначения цифровых устройств замена неисправных конструктивных элементов возможна на уровне микросхем, типовых элементов замены, блоков. Легкость и быстрота замены обеспечивается применением в конструкциях электрических соединителей, невыпадающих винтов, защелок, фиксаторов и др.

 

4.2.3.6 Уменьшение стоимости

Стоимость микросхем в пересчете на условную логическую схему быстро уменьшается в связи с совершенствованием технологии. Стоимость конструкционного оформления аппаратуры из-за усложнения выполнения электрических соединений и вероятности ее перегрева в процессе микроминиатюризации растет. Разработка оптимальных по критерию стоимости конструкций, удовлетворяющих всем требованиям технического задания, выбор оптимальных технологических процессов позволит получить минимальную по себестоимости аппаратуру.

Следует учитывать, что применение бескорпусных элементов в значительной степени увеличивает трудоемкость изготовления устройства за счет введения дополнительной защиты и герметизации и, следовательно, стоимость;

 

4.2.3.7 Обеспечение технологичности конструкции

 

Технологичной следует считать конструкцию, удовлетворяющую с заданной надежностью техническим и эксплуатационным требованиям при выбранном типе и масштабе производства, изготовляемую с применением прогрессивных, экономически обоснованных технологических процессов, обеспечивающую наименьшие затраты на поиск неисправности и ремонт при обслуживании. Обеспечение технологичности конструкции выполняется на всех стадиях разработки ЭВА: проектировании схем электрических, разработки компоновочных схем и рабочих чертежей. Для каждого типа и масштаба производства существуют свои требования и пути обеспечения технологичности конструкции. Изделие, технологичное в условиях мелкосерийного выпуска, может оказаться нетехнологичным при массовом изготовлении. Основное содержание работ по обеспечению технологичности конструкции изделий приведено в ГОСТ 14.201–83. Технологичность конструкции устройства можно оценить количественно и качественно. В этом подразделе необходимо рассматривать способы обеспечения технологичности конструкции, оценивая только качественные показатели. Качественная оценка характеризует технологичность конструкции обобщенно на основании опыта исполнителя. Такая оценка допустима на всех стадиях проектирования, когда осуществляется выбор лучшего конструктивного решения и не требуется определения степени технологичности сравниваемых вариантов. Качественная оценка в процессе проектирования предшествует количественной.

При анализе технологичности сборочных единиц оценивается выполнение следующих требований:

-сборочная единица должна расчленяться на рациональное число составных частей;

-конструкция сборочной единицы должна обеспечивать возможность компоновки из стандартных и унифицированных частей;

-конструкция сборочной единицы должна предусматривать базовую часть, которая является основной для расположения остальных составных частей;

-конструкция сборочной единицы должна обеспечивать простоту сборки, возможность механизации и автоматизации сборки, свободный доступ к местам контроля и регулировки;

-точность расположения составных частей.

Технологичность детали оценивается по следующим требованиям:

-конструкция детали должна состоять из стандартных и унифицированных конструктивных элементов или быть стандартной в целом;

-детали должны изготавливаться из стандартных и унифицированных заготовок;

-размеры и поверхности деталей должны иметь оптимальные точность и шероховатость;

-конструкция детали должна обеспечивать возможность применения типовых и стандартных технологических процессов изготовления.

 

4.2.3.8 Увеличение стандартизации, нормализации и унификации конструкции

 

Стандартизация является важнейшим фактором сокращения себестоимости и ускорения сроков проектирования аппаратуры, что достигается исключением затрат на разработку, освоение и изготовление уже выпускающихся промышленностью деталей и сборочных единиц, используемых во вновь разрабатываемой аппаратуре. Унификация и нормализация являются низшими ступенями стандартизации.

Стандарты на конструкторско-технологическую базу и нормы конструирования регламентируют типоразмеры, конструкции модулей с установлением уровней модульности, установку ИМС и дискретных элементов, элементов управления и индикации, перечень материалов, покрытий и т.п.

Унификация может ухудшить качество изделий особенно для устройств с большим диапазоном изменения выходных параметров. Эти устройства, как правило, уступают показателям аппаратуры индивидуальной разработки по показателям массы и габаритов.

 

4.2.3.9 Выбор вида монтажа

 

Проанализировав все требования к проектируемому устройству и способы их реализации необходимо обосновать выбор одного из видов монтажа, обеспечивающего технологичность конструкции проектируемого устройства: объемного или печатного, сравнив их достоинства и недостатки и области применения, и сделать вывод.

Объемный монтаж применяется в следующих случаях:

- при изготовлении аппаратуры, включающей в себя разнородные, крупногабаритные и объемные детали;

- при изготовлении аппаратуры с высокими плотностями токов и высокими мощностями рассеивания;

- для соединения печатных плат между собой.

Печатным монтажом называют способ монтажа, при котором электрическое соединение элементов электронного узла выполнено с помощью печатных проводников. Печатный монтаж является групповым монтажом, так как за один технологический цикл получаются все соединения.

Печатные платы служат основой функциональных узлов и несущим элементом их конструкции. По сравнению с возможностями объемного монтажа применение печатных плат позволяет:

-обеспечить значительное повышение плотности межсоединений и возможность миниатюризации аппаратуры;

-гарантировать стабильную повторяемость параметров устройств одновременно с возможностью повышения электрических нагрузок в цепях;

-повысить надежность и качество аппаратуры;

-улучшить вибро- и механическую прочность, условия теплоотдачи и устойчивость соединений к климатическим факторам;

-осуществить унификацию и стандартизацию функциональных узлов и блоков аппаратуры;

-уменьшить трудоемкость изготовления аппаратуры и обеспечить возможность механизации и автоматизации ее производства.

Учитывая, что в схемах электрических принципиальных проектируемых устройств нет крупногабаритных элементов, схемы относительно просты и являются функциональными узлами с повышенными требованиями к быстродействию и помехозащищенности и что необходимо обеспечить идентичность параметров всей изготовляемой партии изделий, целесообразно выполнить конструкцию цифровых устройств в виде печатной платы. Возможность использования механизированного и автоматизированного оборудования при изготовлении позволит сделать конструкцию технологичной.

 







Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 407. Нарушение авторских прав

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.016 сек.) русская версия | украинская версия