Основой элементной базы современной РЭА являются микросхемы, благодаря своей высокой надежности.
Основной характеристикой надежности объекта (системы, устройства) является вероятность P (t) его безотказной работы в течение времени t. Для определения P (t) удобно использовать понятие интенсивности отказов λ (t), т.е. число отказов в единицу времени.
Нормальным тепловым режимом ЭА называется такой режим, который при изменении в определенных пределах внешних температурных воздействий обеспечивает изменение параметров и характеристик конструкции, схем, компонентов, материалов в пределах, указанных в ТУ. Высокая надежность и длительный срок службы аппаратуры будут гарантированы, если температура среды внутри аппаратуры нормальная (20-25 °С) и изменяется не более чем на 2С°. Обеспечение нормального теплового режима приводит к усложнению конструкции, увеличению габаритных размеров и массы, введению дополнительного оборудования, повышению потребляемой мощности устройства.
По соображениям экономичности, прежде всего, необходимо стремится к естественному охлаждению, принимая конструктивные меры к интенсификации передачи тепла в окружающее пространство или на другие части конструкции.
Естественное воздушное охлаждение возможно только при атмосферном давлении окружающего воздуха не ниже 53-60 кПа и при относительно невысокой температуре.
Естественное воздушное охлаждение в герметичных блоках позволяет отводить тепло при плотностях теплового потока до 0,05 Вт/см2, при этом перегрев внутри блока не превышает 30°С. Такой перегрев допустим для аппаратуры, работающей в условиях, близких к нормальным. При расчете теплового режима теплонагруженные элементы совместно с конструктивными элементами, на которые они установлены, моделируются условной нагретой зоной. В зависимости от конструктивных особенностей в аппаратуре выделяется одна или несколько нагретых зон, для которых и производится расчет теплового режима. Модуль конструктивно выполнен в виде набора из металлического основания и установленной на нее через теплопроводящую прокладку тонкой печатной платы. Этим обеспечивается непосредственное отведение тепла от нагретых элементов. Расчет температуры производится для критического элемента, т.е. элемента с максимальной температурой корпуса. В разрабатываемом модуле наибольшую температуру имеет микросхема DA1.
Расчет теплового режима блока был произведен с помощью ЭВМ. Из анализа результатов можно сделать вывод, что выбор конструкции модуля, его размеров, размещение ЭРЭ на нем и расположения модулей в блоке произведен правильно и отвечает всем заданным для него требованиям.
Рост сложности конструкций ЭА неизбежно ведет к росту сложности печатных плат. Большое количество элементов и их типов, большое число выводов ИМС усложняет электрическую схему устройства, насыщает ее электрическими проводниками, связывающими элементы. Трассировка этих проводников в двух плоскостях представляет собой сложную математическую и инженерную задачу, решение которой на современном этапе развития техники не возможно без использования мощных вычислительных средств.
При разработке модуля преобразователя МП-30 была использована система автоматизированного проектирования PCAD 4.5 Эта интегрированная система является наиболее популярной и позволяет решать комплекс задач по проектированию и подготовке производства печатных плат, начиная от создания схемы электрической принципиальной и заканчивая выводом конструкторской и технологической документации на печатную плату и формирования управляющих программ для станков с числовым программным управлением и фотокоординаторов. Популярность системы заключается в сочетании таких ее качеств: доступность и относительно невысокая стоимость; высокий уровень интегрирования и легкость настройки на различные режимы от практически полной автоматизации до ручной разводки топологии.
Система имеет интерактивный режим проектирования, т.е. режим, обеспечивающий вмешательство разработчика в любой момент времени на основных этапах проектирования.
Проектирование состоит из следующих этапов:
создание библиотеки компонентов;
построение схемы электрической принципиальной;
моделирование работы схемы;
размещение элементов на плате;
выбор числа слоев платы и трассировка соединений;
формирование управляющих программ для автоматов изготовления и создание файлов для дальнейшего вывода на печатающие устройства.
Система PCAD состоит из следующих компонентов:
PC-CAPS предназначен для проектирования электрических принципиальных схем (файлы с расширением 'SCН’) и создания схемных образов радиоэлектронных компонентов;
PC-NODES - программа предназначена для извлечения списка электрических цепей из графического образа схемы электрической принципиальной на базе данных компонента PC-CAPS;
PC-LINK - программа используется для объединения взаимосвязанных таблиц соединений, находящихся в нескольких базах данных в единую базу данных (для принципиальной схемы, состоящей из нескольких листов);
PC-PACK - программа упаковки вентилей по кристаллам микросхем;
PC-PLACE - программа автоматического или ручного размещения компонентов на плате;
PC-ROUTE - автоматическая трассировка печатной платы с возможностью выбора и редактирования стратегии процесса;
PC-CARDS - интеллектуальный графический редактор топологии печатной платы проектируемого устройства, создание и выведение конструктивно-технологической базы компонентов;
PC-DRS - анализатор топологии печатной платы на соответствие конструкторско-технологическим требованиям;
PC-PLOTS - вспомогательная программа, предназначенная для вывода графических данных на графопостроитель из файлов изображений, созданных программами PC-CAPS, PC-CARDS и PC-PLACE;
PLTVIEW - вспомогательная программа, позволяющая просматривать файлы для печати (файлы с расширением 'PLT').
В данной части бакалаврской работы ставится задача анализа разработки технологического процесса, который был бы экономически выгодным и оправданным с точки зрения безопасности труда.
В качестве исходных данных при проектировании ТП используется комплект конструкторской документации. Согласно техническому заданию годовая программа выпуска составляет 100 модулей. Тип производства - серийный. При таком производстве изделия выпускаются периодически повторяющимися партиями. Для данного типа производства характерны следующие особенности:
групповая технология;
дифференциация производства;
специализированное оборудование наряду с универсальным;
имеют место элементы поточного изготовления;
более низкая квалификация исполнителей.
При сборке модуля выполняются в основном слесарно-сборочные, электромонтажные и наладочные работы. Система обозначений технологических документов устанавливается согласно ГОСТ 3.1201-74. Исходя из этого каждому разработанному и выпускаемому документу должно быть присвоено самостоятельное обозначение. Единичному технологическому процессу соответствует код 1. Электромонтажным и слесарно-сборочным работам (вид ТП по методу его выполнения) присваивается код 88 [9]. Из этого следует, что технологической документации на разрабатываемый техпроцесс (маршрутным картам) может быть присвоено квалификационное обозначение ГЮИК.10188.00001.
Сборка является заключительным этапом в производстве изделия. Сборочные работы составляют 40-60% от общей трудоемкости изготовления конструкции. Сборку проводят в три этапа. К первому этапу относится механический монтаж, который проводится в следующей последовательности:
выполнение неразъемных соединений деталей и узлов с рамой, платой;
установка крепежных деталей;
выполнение подвижных частей и узлов;
контроль монтажа.
Второй этап - выполнение электрического соединения. Он состоит из следующих видов работ:
заготовительные операции;
установка навесных радиоэлементов и микросхем на плату;
сборка узлов и электрические соединения;
установка узлов на плату и межузловые электрические соединения;
контроль и регулировка блока.
На третьем этапе производится общая сборка готового изделия.
Рабочий технологический процесс составлен на основании типового технологического процесса (ТТП). Исходя из ГОСТ 3.1109-73 ТТ, этот процесс характеризуется единством содержания и последовательности большинства технологических операций и переходов для группы изделий с общими конструктивными признаками. Типизация ТП уменьшает объем технологической документации без ущерба содержащейся в ней информации, уменьшает объем работ по подготовке производства, создает возможность разработки групповых приспособлений и средств автоматизации, исключает возможность грубых ошибок в нормировании материальных и трудовых затрат.
Разделение изделия на сборочные элементы производят путем построения схем сборочного состава. При этом изделие делят на группы, подгруппы и детали. Группами условно называются сборочные единицы, входящие в состав изделия. Подгруппы - это сборочные единицы, входящие в состав группы.
Внесение в схему сборочного состава характеристик сборки превращает ее в технологическую схему сборки [9]. Наиболее часто применяются схемы сборки "веерного" типа и схемы сборки с базовой деталью. Достоинством этих схем является их простота и надежность. Для разрабатываемого модуля выбираем схему сборки с базовой деталью, так как она указывает последовательность сборочного процесса (последовательность установки элементов на базовую деталь - печатную плату).
Последовательность операций по сборке модуля состоит из следующих этапов:
установка на основание прокладки и платы;
установка на печатную плату поверхностно-монтируемых элементов;
пайка в установке 1,7 ТС и контроль качества пайки;
частичная сборка модуля и пайка контактов к плате;
окончательная сборка, маркировка, контроль.
Под технологичностью конструкции изделия (ГОСТ 18831-73) понимают совокупность свойств конструкции изделия, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте изделия по сравнению с соответствующими показателями однотипных конструкций.
Оценка технологичности конструкции может быть качественной и количественной.
Согласно [8] технологичность изделия оценивается комплексным показателем технологичности
(2.8)
где Ki - значение i-го базового показателя технологичности;
φi - коэффициент весовой значимости показателя (согласно таблице 3.1 [8]);
i - порядковый номер показателя в ранжированной последовательности;
n - число базовых показателей, определяемых на данной стадии разработки изделия.
Так как производится оценка технологичности электронного модуля, то в качестве базовых показателей технологичности согласно [8] выберем следующие показатели:
коэффициент использования микросхем Кисп. мс;
коэффициент автоматизации и механизации монтажа Кам;
коэффициент механизации подготовки ЭРЭ Кмп;
коэффициент механизации контроля и настройки Кмкн;
коэффициент повторяемости ЭРЭ Кпов. ЭРЭ;
коэффициент применяемости ЭРЭ КпЭРЭ;
коэффициент прогрессивности формообразования Кф.
Произведем расчет приведенных коэффициентов применительно к разрабатываемому устройству по соответствующим формулам [8].
(2.9)
где Nmc - количество микросхем в изделии, шт.;
NЭРЭ - общее количество ЭРЭ, шт.
(2.10)
где Nам - количество монтажных соединений, которые могут осуществляться механизированным или автоматизированным способом, шт.;
nm - общее количество монтажных соединений, шт.
(2.11)
где NмпЭРЭ - количество ЭРЭ, подготовка которых к монтажу осуществляется механизированным или автоматизированным способом, шт.;
(2.12)
где nmkh - количество операций контроля и настройки, которые можно осуществить механизированным или автоматизированным способом, шт.,
nkh - общее количество операций контроля и настройки, шт.
Nкн = 4/4 = 1.
(2.13)
где Nтор. ЭРЭ - количество типоразмеров оригинальных ЭРЭ в изделии, шт.; Nт. ЭРЭ - общее число типоразмеров ЭРЭ, шт.
; (2.14)
(2.15)
где Дпр - количество деталей, полученных прогрессивными методами формообразования, шт.; Д - общее количество деталей, шт.
Кф = 4/4 = 1.
Учитывая полученные результаты, найдем комплексный коэффициент технологичности
К = 2,74/3,84 = 0,712.
Полученное значение комплексного коэффициента технологичности является приемлемым для условий серийного производства электронных блоков. Оно достигнуто применением микросхем с высокой степенью интеграции, что приводит к значительному снижению трудоемкости сборки т.к. вместо установки десятков ЭРЭ достаточно будет установить несколько микросхем.
В данной бакалаврской работе исследован модуль преобразователя входных функциональных сигналов, который предназначен для использования в качестве встраиваемых элементов для электропитания аппаратуры ЦАТС стабилизированным напряжением 5 В от постоянного напряжения 60 В.
В ходе выполнения работы был проведен анализ современных сопоставимых конструкций, проведено определение вида сборки модуля, сформулированы технические требования, выдвигаемые к модулю, и проведено определение метода проектирования технологического процесса сборки модуля. Также был проведен конструкторско-технологический анализ модуля как объекта производства. Получено значение комплексного коэффициента технологичности, которое является приемлемым для условий серийного производства электронных блоков. Оно достигнуто применением микросхем с высокой степенью интеграции, что приводит к значительному снижению трудоемкости сборки т.к. вместо установки десятков ЭРЭ достаточно будет установить несколько микросхем.
1. Невлюдов І.Ш. Виробництво електронних засобів / Підручник. Харків: Компанія СМІТ, 2005. - 623 с.
2. Макурин Н.С. Производство электронных средств. Часть 1. Учебное пособие. - Харьков: ХГТУРЭ, 1999. - 176 с.
3. Замятин В.К. Технология и оснащение сборочного производства машиностроения: Справочник - М.: Машиностроение, 1995. - 607 с.
4. Павловский В.В., Васильев В.И., Гутман Т.Н. Проектирование технологических процессов изготовления РЭА. Пособие по курсовому проектированию: Учеб. Пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1982. - 160 с.
5. Гибкие производственные системы сборки / П.И. Алексеев, А.Г. Герасимов, Э.П. Давыденко и др.; Под. общ. ред.А.И. Федотова. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1989. - 349 с.
6. Горобец А.И. Справочник по конструированию радиоэлектронной аппаратуры (печатные узлы) / А.И. Горобец, А.И. Степаненко, В.М. Коронке-вич. - К.: Технiка, 1985. - 312 с.
7. Гольдштейн Б.С. Сигнализация в сетях связи. Том 1. - М.: Радио и связь, 1998. - 423 с.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5
