Ім'я файлу: Конструювання Радіоелетронних пристроїв.pdf
Розширення: pdf
Розмір: 276кб.
Дата: 27.02.2021

Тема: Загальні відомості. Класифікація РЕА та умови використання.
Лекція №1
1.1 Взаємозв’язок схемотехніки конструювання та виробництва
Основні визначення:
Технологія- наука, яка вивчає основні закономірності, які діють в процесі виробництва, і яка використовує їх для отримання виробів необхідної якості, заданої кількості і номенклатури при мінімальних матеріальних витратах, енергетичних витратах і витратах праці.
Конструкція– сукупність елементів і деталей з різними фізичними властивостями і формами, що знаходяться у визначеному просторовому, механічному, тепловому, електромагнітному і енергетичному взаємозв'язку.
Цей взаємозв'язок визначається електричними схемами і конструкторською документацією та забезпечує виконання радіоелектронною апаратурою (РЕА) заданих функцій з необхідною точністю і надійністю при дії на неї різних факторів (виробничих, експлуатаційних та ін.).
Виробництво - як технологічна система є сукупність взаємозв'язаних процесів, за допомогою яких з сировинних ресурсів під дією природних сил створюються людиною необхідні продукти у вигляді засобів виробництва і предметів споживання.
Об'єктами виробництва є зразки техніки і продукти праці, призначені для безпосереднього використання у сфері споживання або виробництва.
Розвиток сучасного виробництва характеризується динамічністю
(безперервним процесом оновлення матеріально-технічної бази і методів
ведення виробництва), ускладненням циклу підготовки виробництва і комплексної механізацією і автоматизацією виробничих процесів.
Технологія виробництва, або технологічний процес (ТП) – основна частина виробничого процесу, що полягає у виконанні певних дій відповідно до технологічної документації, спрямованих на зміну початкових властивостей об'єкту виробництва і досягнення ним певного стану, що відповідає конструкторській документації.
Конструювання і технологія виробництва, є окремими частинами складного процесу розробки РЕА, в сучасних умовах не можуть виконуватися окремо, без урахування взаємозв'язків між собою і іншими етапами створення нової техніки. Будучи етапами загального процесу "розробка - виробництво - експлуатація", конструювання і технологія визначають зрештою загальні споживчі властивості РЕА. Предметом даної дисципліни є вивчення складових частин сучасної технології виробництва РЕА.
1.2 Комплекс робіт по створенню нової техніки
Поява нового технічного виробу в будь-якій галузі - складний і іноді суперечливий процес. Особливо це стосується радіоелектронних виробів, функціонування яких засноване на щонайширшому спектрі фізичних, хімічних і інших явищ. Нова техніка, втілюючи результати останніх науково- технічних досягнень, сприяє розвитку продуктивних сил суспільства і задоволенню його вимог в продукції вищої якості, ніж відомі раніше прототипи або аналоги.
Найважливішим питанням для успішних дій у сфері виробництва нової техніки являється прогнозування. Визначення головних напрямків майбутніх досліджень і розробок з метою концентрації зусиль на них проводиться в ході науково-дослідних робіт (НДР) і дослідно-конструкторських робіт (ДКР).

Розробити і організувати виробництво нового виробу - значить, перетворити знання, нову ідею на готовий продукт. Цей процес вимагає витрат часу і великих одноразових фінансових вкладень. Величина цих витрат залежить від рівня новизни продукції і частоти зміни моделей. Витрати на виготовлення нового виробу в перший рік його випуску можуть у декілька разів перевищувати витрати наступних років. Це знижує рівень ефективності виробництва нової техніки, а іноді призводить до великих збитків.
Рисунок 1.1 – Структура життєвого циклу виробу.
Швидкі темпи технічного прогресу вимагають такого періоду зміни моделей продукції, тобто життєвого циклу продукції, при якому сумарні витрати на розробку і впровадження нових моделей, а також втрати від морального зносу були б мінімальні, а рівень економічної ефективності був би максимальним.
У життєвому циклі виробу (Рис. 1.1) можна виділити два характерних періоди: перший – це час, протягом якого здійснюється розробка нової продукції, і другий – час, протягом якого нова продукція освоюється, виробляється і реалізується до повного припинення випуску і утилізації. У
перший період життєвого циклу виробу включається повний комплекс робіт із створення нової техніки :
1 - НДР. В процесі цієї стадії виникають і проходять всебічну перевірку нових ідей, що реалізовуються іноді у вигляді відкриттів винаходів.
Теоретичні передумови вирішення наукової проблеми перевіряються в ході дослідно-експериментальних робіт;
2 - ДКР. Це перехідна стадія від наукових досліджень до виробництва.
На цій стадії ідеї, що виникають в процесі НДР, практично втілюються в технічну документацію і дослідні зразки;
3 - конструкторська підготовка виробництва (КПВ) : здійснюється проектування нової техніки, розробляються креслення і технічна документація;
4 - технологічна підготовка виробництва (ТПВ). Тут розробляються і перевіряються нові технологічні процеси, проектується і виготовляється технологічне оснащення для виробництва нової техніки;
5 - організаційна підготовка виробництва (ОПВ). На цій стадії вибираються методи і моделюються процеси переходу на випуск нової продукції, проводяться розрахунки потреби в матеріалах і комплектуючих виробах, визначаються календарно-планові нормативи
(тривалість виробничого циклу виготовлення нового виробу, розміри партій, період чергування партій виробів та ін.);
6 - відпрацювання в дослідному виробництві (ВДВ) нової конструкції виробу. Освоюється випуск дослідного зразка, проводиться налагодження нових технологічних процесів, перевірка і оцінка "життєздатності" нової продукції.
У другий період життєвого циклу виробу включається сьома стадія - освоєння його в серійному виробництві (ОСВ). На цій стадії створюються
умови для промислового виробництва нового виробу. Практика показує, що
іноді і на цій стадії виникають конструкторські зміни і викликані ними або незалежні від них змінення в технологічних процесах. Тому на стадії освоєння виробництва виникає необхідність визначення раціональної міри відробітку технологічної документації, доцільного рівня оснащенності виробництва спеціальними видами оснащення і обладнання.
Стадія освоєння є сполучною ланкою з фазою виробництва і реалізації виробу (ВіР).
Точне дотримання технологічного процесу - одна з найважливіших організаційних умов підвищення ефективності випуску нового виробу, включаючи високу якість продукції і високі техніко-економічні показники виробництва.
Завершуючим етапом життєвого циклу є експлуатація нової продукції
(Е) – період, коли ця продукція використовується у відповідності з її призначенням і приносить економічний ефект, до моменту утилізації (У).
Підприємству вигідно було б продовжити другий період життєвого циклу виробу на максимальний термін, оскільки в цей час воно не несе додаткових витрат на розробку і впровадження нової продукції. Проте цей період має свою межу: нова продукція з моменту її появи забезпечує соціально-економічний ефект лише до певного часу, після якого вона морально старіє і її подальше виробництво і використання приносять збиток підприємству.
1.3 Етапи розробки РЕА
Державними стандартами визначено порядок розробки і постановки на виробництво продукції технічного призначення, у тому числі і РЕА:
- технічна пропозиція;

- ескізний проект (ЕП);
- технічний проект.
Основою для розробки є технічне завдання (ТЗ), вміст я кого встановлює
ДСТУ ТЗвикладаються призначення і область застосування РЕА, що розробляється, технічні, конструктивні, експлуатаційні і економічні вимоги до
РЕА, умови по її зберіганню і транспортуванню, вимоги по надійності, правила проведення випробувань і приймання зразків у виробництві.
Стадії розробки ТЗ, технічних пропозицій і ЕПвключаються, як правило, в НДР, а стадії розробки технічного проекту і технологічної підготовки виробництва – в ДКР.
На стадії технічних пропозицій проводиться аналіз існуючих технічних рішень, патентні дослідження, опрацювання можливих варіантів створення
РЕА, вибір оптимального рішення, макетування окремих вузлів РЕА, вироблення вимог для наступних етапів розробки.
На стадії ескізного проектування здійснюють конструкторське і технологічне опрацювання вибраного варіанту реалізації РЕА; готується діючий зразок або серія РЕА; проводяться їх випробування в об'ємі, достатньому для підтвердження заданих в ТЗтехнічних і експлуатаційних параметрів; організовується розробка в повному об'ємі необхідної конструкторської документації, якій привласнюється літера "Е"; опрацьовуються основні питання технології виготовлення, наладки і випробування елементів, вузлів, пристроїв і РЕАв цілому.
На стадії технічного проекту приймаються остаточні рішення про конструктивне оформлення РЕАі складових її вузлів, розробляється повний комплект конструкторської і технологічної документації, якій привласнюється літера "Т", виготовляється досвідчена серія РЕА, проводяться випробування
РЕА на відповідність заданим в ТЗтехнічним і експлуатаційним вимогам.

Результати технічного проектування є основою для розробки повного комплекту робочої конструкторської документації, якій привласнюється літера "О".
В подальшому здійснюється технологічна підготовка виробництва, випуск настановної серії і організація серійного (масового) випуску РЕА.
З розвитком мережі INTERNET широкі можливості для творців РЕА відкриває CALS–технологія (Computer Aided of Logistics Support) – стратегія промисловості, спрямована на ефективне створення, обмін, управління і використання баз даних, що підтримують життєвий цикл створюваного виробу.
1.4 Принцип конструювання радіоелектронних пристроїв
РЕА, що розробляється, повинна відповідати тактико-технічним, конструктивно-технологічним, експлуатаційним, вимогам надійності і економічним вимогам. Ці вимоги відносяться до електроарматури радіо- елементам, друкованим платам, іншим конструктивним елементам апаратури, методам зборки вузлів і модулів. Оптимальне задоволення цим вимогам є складним інженерним завданням. Крім того, ці вимоги повинні відповідати рекомендаціям відповідних державних стандартів. До конструктивно- технологічних вимог відносяться: забезпечення функціонально-вузлового принципу побудови конструкції РЕА, технологічність, мінімальна номенклатуру комплектуючих виробів, ремонтопридатність, захист від несанкціонованого доступу, зручний доступ до вузлів і елементів, забезпечення безпечної роботи оператора.
Поняття технологічності тісно пов'язане з поняттям економічності конструкції РЕА. Найбільш технологічні конструкції, як правило, і найбільш
економічні в умовах виробництва. Технологічність конструкції РЕАв істотній мірі визначається раціональним вибором її структури, яка повинна розроблятися з обліком автономного, роздільного виготовлення і наладки її основних елементів, вузлів, блоків. Конструкція РЕАбіль технологічна, якщо менше операцій регулювання та доводки доводиться виконувати після її остаточної зборки. У цьому плані ідеальна технологічність у РЕА, яка, будучи зібраною з окремих вузлів, виконує задані функції відразу ж після включення електроживлення.
У технологічній конструкції повинні максимально використовуватися уніфіковані, нормалізовані і стандартні деталі і матеріали. Необхідність розробки нових матеріалів з поліпшеними властивостями або нових технологічних процесів має бути технічно і економічно обґрунтована. У технологічній конструкції максимально використовують взаємозамінюваність, регульованість, контролепридатність, інструментальну доступність вузлів і елементів.
Вимоги по надійності включають конкретні кількісні характеристики: вірогідність безвідмовної роботи за визначений відрізок часу, середній час відновлення працездатності та інші.
До економічних вимог відносять мінімально можливі витрати часу, праці і матеріальних засобів на розробку, виготовлення і експлуатацію РЕА; мінімальну вартість РЕА після освоєння її у виробництві; мінімальні витрати на експлуатацію, обслуговування і планові ремонти.
Понизити витрати на розробку, виготовлення і освоєння виробництва
РЕА, забезпечити сумісність і спадкоємність апаратурних рішень при одночасному поліпшенні якості, збільшенні надійності і терміну служби дозволяє використання модульного принципу конструювання на основі
конструктивної і функціональної взаємозамінюваності складових частин конструкції - модулів.
Модульний принцип конструювання припускає розукрупнення
(розбиття, розчленовування) електронної схеми РЕАна функціонально і конструктивно закінчені підсхеми (частини), що виконують визначені функції
і забезпечені елементами комутації і механічного з’єднання з подібними модулями і з модулями нижчого рівня в виробу. Модулі одного рівня об'єднуються між собою в РЕАна якій-небудь конструктивній основі (несучої конструкції).
Конструкція сучасної РЕАє ієрархією модулів, кожен ступінь якої називається рівнем модульності. При виборі числа рівнів модульності проводиться типізація модулів, тобто зменшення їх різноманітності і встановлення таких конструкцій, які виконували б найширші функції у виробах визначеного функціонального призначення. Функціональне різноманіття виробів досягається використанням різного числа рівнів модульності з можливістю конструктивного оформлення вищого і, отже, самого складного модуля у вигляді закінченого виробу.
Виділяють чотири основні рівні модульності:
1. Модуль нульового рівня – електронний компонент. В залежності від виконання апаратури за модулі нульового рівня правлять електроарматура, радіоелементи і інтегральні мікросхеми (ІМ).
2. Модуль першого рівняє друкованою платою (ДП) зі встановленими на ній модулями нульового рівня і електричним з’єднувачем (роз'ємом), за допомогою якого модуль підключається до інших модулів. Інакше модуль першого рівня називається складальним вузлом, в який входять оригінальні деталі і покупні вироби (електроарматура радіоелементи, деталі кріплення).

Складальні вузли на основі ПП є основою найширшого спектру виробів, віднесених до РЕА.
3. Модуль другого рівня – блок, основним конструктивним елементом якого являється панель із з'єднувачами у відповідь модулів першого рівня.
Міжблочна комутація виконується з'єднувачами, розташованими по периферії панелі блоку. Модулі першого рівня розташовуються в один або декілька рядів.
4. Модуль третього рівня - стійка, в якій встановлюються блоки.
Модульний принцип конструювання передбачає також декілька рівнів комутації.
При розробці нескладної апаратури вищі рівні модульності відсутні.
Повна модульність використовується тільки в складній апаратурі.
Прискорення розробки і виробництва апаратури, збільшення її серійності, зниження вартості можна досягти уніфікацією, нормалізацією і стандартизацією основних параметрів і типорозмірів модулів.
У основі стандартизації модулів і їх конструкцій, що несуть, лежать типові функції, властиві багатьом електронним системам.
Для використовування при проектуванні модульного принципу конструювання розроблені відомчі нормалі і державні стандарти, у встановлені терміни, визначення, системи типових конструкцій модульних систем.
Конструкційна система повинна представляти багаторівневе сімейство модулів з оптимальним складом набору, що забезпечує функціональну повноту при побудові апаратури визначеного призначення. Усі модулі системи мають бути сумісні між собою по конструктивних, електричних і експлуатаційних параметрах.

Базовим називається принцип конструювання, при якому часткові конструктивні рішення реалізуються на основі стандартних конструкцій модулів або конструкційних систем модулів (базових конструкцій), дозволених до застосування в апаратурі певного класу, призначення і об'єктів установки.
При розробці базових конструкцій повинні враховуватися особливості сучасних і, що більш важливо, майбутніх розробок. При цьому приватні конструктивні рішення узагальнюються, а основні властивості і параметри закладаються в конструкції, які стандартизуються, поставляються і рекомендуються для широкого застосування.
Базові конструкції не мають бути повністю конструктивно завершеними, необхідно передбачати можливість їх зміни (непринципового характеру) для створення модифікацій апаратурних рішень. Ієрархічна побудова базових конструкцій з гнучкою структурою і числом рівнів не більше чотирьох являється цілком достатнім для розробки РЕА будь-якої складності.
При стандартизації параметри конструкцій об'єднуються в параметричні ряди, що характеризуються сукупністю числових значень на основі прийнятих градацій і діапазонів. Якщо як параметри ряду використовують геометричні розміри конструкції, то говорять не про параметричні, а про розмірні ряди.
Широке поширення мають обидва види рядів.
Оптимальними з позицій стандартизації слід вважати ряди, що забезпечують найбільший економічний ефект від їх використання і випереджувальну стандартизацію, тобто скорочення об'єму робіт, пов'язаних з переглядом стандартів і їх модернізацією (випереджувальна стандартизація дозволяє збільшити термін дії стандартів).

1.5 Технологічність конструкцій вузлів РЕА
Технологічність – це сукупність властивостей конструкції, які проявляються в оптимальних витратах праці, засобів, матеріалів і часу при виготовленні, експлуатації і ремонті виробу. Основні показники технологічності визначаються стандартами ЕСТПП і розділяються на конструкторські і технологічні. Розрізняють технологічність усього виробу, технологічність конструкції окремих деталей і складальних одиниць, а також технологічність конструкції по процесу виготовлення. До якісних характеристик технологічності конструкції відносять взаємозамінюваність, регульованість, контролепридатність і інструментальну доступність конструкції.
Стандарти
ЕСТПП передбачають обов'язкове відпрацювання конструкції на технологічність на всіх стадіях її створення, що спрямовано на підвищення продуктивності праці, зниження витрат і скорочення часу на проектування, технологічну підготовку виробництва, виготовлення, технічне обслуговування і ремонт виробу при забезпеченні необхідної якості виробу.
Виділимо деякі характерні показники технологічності:
Коефіцієнт уніфікації(конструкторський показник):
К
У
=

У
+ Д
У
)
(Е + Д)
де Еу і Ду – число уніфікованих складових одиниць і деталей відповідно; Е і Д
– загальне число складових одиниць і деталей у виробі;

Коефіцієнт застосовності типових ТО (технологічний показник):
К
ТО
=
Т
ТО
Т
И
де Т
ТО
- трудомісткість типових технологічних операцій при виготовленні виробу, Т
И
– загальна трудомісткість виготовлення виробу;
Коефіцієнт автоматизації та механізації (технологічний показник):
К
м.а
=
Т
м.а
Т
И
де Т
ма
– трудомісткість операцій, що виконуються на автоматичному або автоматизованому устаткуванні.
Технологічність конструкції виробу безпосередньо пов'язана з економічними показниками виробничого процесу виготовлення виробу, і кількісні оцінки технологічності конструкції використовуються при порівнянні різних варіантів розробки ТО виготовлення виробу для оптимізації
ТО.
1.6 Конструкція РЕА та умови експлуатації
Конструктивні характеристики нового виробу, у тому числі і комплектуючі деталі, залежать від умов експлуатації апаратури. Інтенсивність дії кліматичних, механічних і радіаційних чинників визначають міру захисту
РЕА, що впливає на її масо-габаритні показники, економічні показники і показники надійності. По областях використання РЕАможна розділити на три великі групи: стаціонарну, таку, що транспортується і портативну.

Стаціонарні РЕА – це апаратура, експлуатована в різних приміщеннях і на відкритому повітрі (РЕА 1-й 2-й груп). Умови експлуатації і транспортування такої апаратури характеризуються дуже широким діапазоном робочих (-50 ÷ 50 °С) і граничних (-50 ÷ 65°С) температур, вологістю до 90–98 %, вібрацією до 120 Гц при 4–6 g, наявністю багатократних
(до 5 g) і поодиноких (до 75 g) ударів, впливом дощу до 3 мм/хв.. і соляного туману з дисперсністю крапель до 10 мкм і вмістом води до 3 г/м3.
Транспортовані РЕА, – це апаратура, що встановлюється і експлуатується на сухопутному, водному, повітряному транспорті і космічних апаратах (РЕА 3-, 4-, 5- і 8-й груп). Специфіка роботи цього виду апаратури зумовлює підвищену дію механічних чинників. Кожен вид транспорту має власні вібраційні характеристики. Для попередження ушкодження такий РЕА потрібне, щоб уся вона і окремі її частини мали власні частоти коливань поза діапазоном частот вібрації того транспортного засобу, на якому вона експлуатується або перевозиться.
На РЕА, встановлену на автомобільному транспорті, можуть діяти вібрація частотою до 200 Гц і удари, викликані нерівною дорогою. При русі залізничного транспорту можливі раптові поштовхи, як наслідок зміни швидкості руху (при маневруванні виникають удари з прискоренням до 40g).
Биття коліс об стики рейок викликають вібрацію з частотою до 400 Гц при прискоренні до 2g. Особливо жорстким діям піддається конструкція РЕА, яка експлуатується на гусеничному транспорті (танках, транспортерах, самохідній артилерії, тракторах). Тут внаслідок "стукання" гусениць частота вібрацій може доходити до 7000 Гц з амплітудою ±0,025 мм. Удари, викликані нерівною дорогою, віддачею знаряддя при пострілі, попаданням снаряда в корпус, можуть бути великої сили і супроводжуватися вібрацією. Крім того, постійна дія акустичного шуму з рівнем до 150 дБ.

Бортові РЕА встановлюється на літаках, вертольотах і ракетах різного класу, керованих снарядах, штучних супутниках Землі (ШСЗ) і космічних апаратах. На літаках електронна апаратура знаходиться, як правило, у фюзеляжі. При цьому на неї впливають вібраційні навантаження частотою до
500 Гц з амплітудою до 10 мм і акустичний шум, рівень якого досягає 150 дБ при частоті 50–10000 Гц.
Апаратура, що встановлюється на борту ракет різних класів і призначення, знаходиться в найбільш несприятливих умовах з точки зору дії вібрацій, ударів і прискорень. Вібрації ракет в польоті носять дуже складний характер, визначуваний спільним впливом працюючого ракетного двигуна і аеродинамічних ефектів. Характер вібрацій зазвичай безладний, і тому вона охоплює широкий діапазон частот. Частота вібрацій складає 2500 Гц при прискореннях до 20g. Характер таких вібрацій синусоїдальний. У момент запуску ракети і при її польоті на бортову апаратуру впливає акустичний шум, рівень якого досягає 150 дБ. Акустичний шум малих ракет максимальний у момент старту.
Портативні РЕА (6-а і 7-а групи) включають мікрокалькулятори, переносні ЕОМ, спеціалізовані обчислювачі, що знаходяться у розпорядженні геолога, топографа, будівельника, солдата і офіцера армії та ін. Сюди ж можна віднести переносну радіоприймальну і радіоапаратуру, що дає, невелику медичну техніку і так далі. Її характеризують невеликі габарити, мала потужність споживання, висока надійність і порівняно невелика вартість.

скачати

© Усі права захищені
написати до нас