Категории: ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Оценка технологичности конструкции электронного блокаТехнологичность – это совокупность свойств конструкции, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технологической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте по сравнению с соответствующими конструкциями при заданном показателе качества [20]. Отработка конструкций на технологичность ведется на всех стадиях проектирования и изготовления. При необходимости в разработанную ранее конструкторскую документацию вносятся требуемые изменения. Критериями оценки технологичности конструкции являются показатели уровня технологичности по всему комплексу базовых показателей, указанных в техническом задании. Согласно стандартам ЕСТПП различают 2 вида технологичности конструкций: - производственная, обеспечивает сокращение затрат труда, средств, материалов и времени при технологической подготовке производства и изготовлении; - эксплуатационная, проявляется в возможности сокращения затрат труда, средств, материалов и времени на технологическое обслуживание и ремонт. Производственная технологичность может быть достигнута вследствие: - повышения серийности изделий с помощью стандартизации, унификации и группирования их по конструктивным признакам; - ограничения номенклатуры изделий за счет повышения применяемости, заимствования из других изделий и повторяемости деталей и сборочных единиц в пределах одного изделия; - снижения массы деталей и изделия в целом; - ограничение номенклатуры применяемых материалов; - применение высокоэффективных технологических процессов и средств технологического оснащения; - обеспечение взаимозаменяемости деталей и сборочных единиц; - разбивка изделий на параллельнособираемые сборочные единицы. Эксплуатационная технологичность достигается в процессе конструирования изделия за счет рациональной компоновки и разбивки его на составные части. Оценка технологичности может быть качественной и количественной. Качественная оценка предшествует количественной и определяет ее целесообразность, обобщенно характеризует достоинства конструкции на основе опыта исполнителя. Количественная оценка выражается системой показателей, которые используются для сравнения различных вариантов конструкции в процессе проектирования изделий, определения уровня технологичности разработанного изделия и накопления статистических данных, необходимых для прогнозирования и расчета базовых показателей технологичности. Различают частные и комплексные показатели технологичности. Частные показатели технологичности характеризуют конструкцию только с одной стороны, определяются стандартами ЕСТПП и разделяются на конструкторские и технологические. Комплексные показатели объединяют несколько частных с учетом весовой характеристики и дают обобщающее представление о конструкции. Для электронных блоков применима следующая методика расчета. Рассчитываются частные показатели технологичности: Коэффициент применения микросхем и микросборок ( ):
, (4.1)
где общее число дискретных элементов, замененных микросхемами и установленных на микросборках; общее количество изделий электронной техники (ИЭТ), не вошедших в микросхемы; Коэффициент автоматизации и механизации монтажа ( ):
, (4.2)
где количество монтажных соединений ИЭТ, которые предусматривается осуществить автоматизированным или механизированным способом; общее количество монтажных соединений; Коэффициент автоматизации и механизации подготовки ИЭТ к монтажу ( ):
, (4.3)
где количество ИЭТ в штуках, подготовка выводов которых осуществляется с помощью полуавтоматов и автоматов; общее число ИЭТ, которые должны подготавливаться к монтажу в соответствии с требованиями конструкторской документации. Коэффициент автоматизации и механизации регулировки и контроля ( ):
, (4.4)
где количество операций контроля и настройки, выполняемых на полуавтоматических и автоматических стендах; общее количество операций контроля и настройки. Коэффициент повторяемости электрорадиоэлементов (ЭРЭ) ( ):
, (4.5)
где число типоразмеров ЭРЭ; общее число ЭРЭ. Коэффициент применения типовых технологических процессов ( ):
, (4.6)
где количество примененных типовых технологических процессов; общее количество технологических процессов, применяемых в изделии. Коэффициент прогрессивности формообразования деталей ( ):
, (4.7)
где число деталей, полученных прогрессивными методами формообразования (штамповка, прессование из пластмасс, литье, порошковая металлургия и т.д.); общее число деталей. На основе рассчитанных показателей и их весовых характеристик , представленных в таблице 4.1, определяется комплексный показатель технологичности ( ):
. (4.8) Таблица 4.1 – Весовые характеристики показателей технологичности устройства
Изделие считается технологичным, если выполняется следующее условие:
, (4.9)
где нормативный коэффициент технологичности. Все коэффициенты необходимо рассчитать и сделать вывод, технологично устройство или нет, если нормативный коэффициент равен 0,7.
Оценка надежности устройства
Надежность – свойство изделия выполнять заданные функции в определенных условиях эксплуатации при сохранении значений основных параметров в заранее установленных пределах [2]. Надежность – это физическое свойство изделия, которое зависит от количества и качества входящих в него элементов, от условий, в которых оно эксплуатируется (чем выше температура окружающей среды, чем больше относительная влажность воздуха, перегрузки при вибрации и т д., тем меньше надежность), и от ряда других причин. Надежность в зависимости от назначения изделия может включать в себя такие понятия, как безотказность, ремонтопригодность, долговечность, сохраняемость и другие, в отдельности или в определенных сочетаниях. Если при работе или хранении произошло нарушение работоспособности изделия, то такое событие называется отказом. Отказ является случайным событием. Постепенные (параметрические) отказы возникают в результате постепенного изменения значений одного или нескольких параметров изделия. Например, под воздействием влаги постепенно снижаются чувствительность и избирательность радиовещательных и телевизионных приёмников, сужаются диапазоны рабочих частот. Внезапные отказы характеризуются скачкообразным изменением значения одного или нескольких параметров. Например, причиной внезапного отказа может быть пробой конденсатора, разрушение паяных соединений из-за различия ТКЛР материалов. Количественные характеристики надежности носят вероятностный характер: – интенсивность отказов (l) показывает, какая доля всех изделий или элементов данного типа в среднем выходит из строя за 1 ч работы. Например, если l = 10-5 1/ч, то это означает, что за 1 ч работы из строя выйдет одна стотысячная доля элементов. Типичный вид зависимости l от времени имеет вид, изображенный на рисунке 1 (т.н. «корытообразная кривая»). На этой характеристике можно чётко выделить три области: Рисунок 1 – Зависимость интенсивности отказов от времени
Период приработки (область 1 на рисунке 1). В течение этого времени из строя выходят элементы, имеющие грубые дефекты, оставшиеся незамеченными при контроле. На практике обычно стремятся уйти из этой области, организуя в условиях производства термоэлектротренировку или технологический прогон. Продолжительность этой области составляет десятки-сотни часов. Период нормальной эксплуатации (область 2 на рисунке 1). Характеризуется примерным постоянством во времени интенсивности отказов. Инженерные расчёты обычно выполняют для этого периода. Продолжительность данного периода составляет тысячи-десятки тысяч часов. Область старения (область 3 на рисунке 1). Характеризуется повышенным числом отказов ввиду старения и износа составных частей изделий. Рост интенсивности отказов в этой области объясняется износом элементов (старением диэлектрика конденсаторов, потерей эмиссии катодом лампы и т.д.). У многих элементов старение начинается после нескольких тысяч, а иногда и десятков тысяч часов эксплуатации. Техническая эксплуатация изделий на этом этапе нецелесообразна; – среднее время безотказной работы – величина, обратная интенсивности отказов; – вероятность безотказной работы P(tЗ) за заданное время tЗ – показывает, какая часть изделий будет работать исправно в течение заданного времени tЗ. Для того, чтоб выполнить ориентировочный расчет надежности, необходимо рассчитать: lS(n) – суммарную интенсивность отказов элементов РЭУ с учетом электрического режима и условий эксплуатации; T0 – наработку на отказ; PS(tЗ) – вероятность безотказной работы за заданное время tЗ = 1000 ч. Для этого формируются группы однотипных элементов, для каждой группы по справочникам определяется значение интенсивностей отказов, соответствующее в среднем элементам каждой группы (таблица 5). Признаком объединения элементов в одну группу является функциональное назначение элемента и, в определенной степени, эксплуатационная электрическая характеристика. Например, маломощные транзисторы объединяют в одну группу, мощные – в другую и т.д. Монтажные соединения составляют отдельную группу. Отдельную группу составляют несущие конструкции (печатная плата и т.д.). Отдельную группу составляют также точки паек. Так, например, для резисторов выбираем значение интенсивности отказов, соответствующее мощности рассеивания менее 0,5 Вт при постоянном токе, поскольку электрический каскад является маломощным, и энергетическая нагрузка элементов в основном определяется режимом по постоянному току. Аналогично выбираются значения интенсивностей отказов для остальных элементов. Число паек определено как суммарное число внешних выводов элементов и внешних выводов каскада. ПРИМЕР
Рисунок 4 – Схема электрическая принципиальная усилительного каскада
Таблица 5
Значение суммарной интенсивности отказов рассчитывается исходя из выражения: (10) где l0j – среднегрупповое значение интенсивности отказов элементов j-ой группы, найденное с использованием справочников, j = 1, …, k; nj – количество элементов в j-й группе, j = 1, …, k; k – число сформированных групп однотипных элементов.
lS = 1,92×10-6 1/ч
С использованием обобщенного эксплуатационного коэффициента выполняется приближенный учет электрического режима и условий эксплуатации элементов. Суммарную интенсивность отказов элементов РЭУ с учетом электрического режима и условий эксплуатации определяют как (11) где КЭ – обобщенный эксплуатационный коэффициент, выбираемый по таблицам в зависимости от вида РЭУ или условий его эксплуатации (таблица 6) В скобках в таблице 6 указаны значения, рекомендуемые для использования в расчетах. Для усилительного каскада для наземных стационарных условий примем КЭ = 3,0. Скорректируем величину lS, учтя тем самым приближенно электрический режим и условия работы элементов каскада.
Таблица 6 – Значения обобщенного эксплуатационного коэффициента КЭ
Тогда lS(n) = 1,92×10-6×3,0 » 5,8×10-6 1/ч.
По общепринятым формулам для экспоненциального закона надежности подсчитываем другие показатели надежности: а) наработка каскада на отказ
, (12)
ч
б) вероятность безотказной работы за заданное время tЗ
, (13)
Заключение В соответствии с техническим заданием в ходе курсового проектирования была разработана конструкция устройства. Конструкция полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к данному классу аппаратуры. Современные требования конструирования и технологии учитывались при выборе компоновочной схемы устройства, элементной базы, материалов и покрытий. При выбранных конструкторских решениях устройство способно надежно функционировать с заданными параметрами, а также отвечать требованиям технологичности.
Литература 1. Боголюбов, С.К. Черчение: учебник для машиностроительных специальностей средних специальных учебных заведений/ С.К. Боголюбов, А.В. Воинов. – М.: Машиностроение, 1981. 2. Боровиков, С.М. Теоретические основы конструирования, технологии и надежности/ С.М. Боровиков. – Мн.: Дизайн ПРО, 1998. 3. ГОСТ 2.102–68 ЕСКД. Виды и комплектность конструкторских документов 4. ГОСТ 2.105–95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам. 5. ГОСТ 2.106–96 ЕСКД. Текстовые документы. 6. ГОСТ 2.109–73 ЕСКД. Основные требования к чертежам. 7. ГОСТ 2.417–91 ЕСКД. Правила выполнения чертежей печатных плат. 8. ГОСТ 2.701–84 ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению. 9. ГОСТ 2.702–75 ЕСКД. Правила выполнения электрических схем. 10. ГОСТ 2.708–81 ЕСКД. Правила выполнения электрических схем цифровой вычислительной техники. 11. ГОСТ 2.710–81 ЕСКД. Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах. 12. ГОСТ 3.1001-81 ЕСТД. Общие положения. 13. ГОСТ 3.1109-82 ЕСТД. Термины и определения основных понятий 14. ГОСТ 3.1129-93 ЕСТД. Общие правила записи технологической информации в технологических документах на технологические процессы и операции. 15. ГОСТ 3.1428-91 ЕСТД. Правила оформления документов на технологические процессы (операции) изготовления печатных плат. 16. ГОСТ 9.301-86 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Общие требования. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-07-22 lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда... |