КТОП вопросы-ответы печать 16 страниц

Конструкторско-технологическое обеспечение производства ЭВМ
Конструкция электронного средства. Её особенности. Параметры, характеризующие конструкцию.
Конструкторская иерархия, конструкционная система.
Процесс конструирования. Классификация электронных средств.
Основные задачи современного конструирования электронных средств.
Подсистемы электронных средств.
Подсистемы электронных средств по конструктивно-технологическим особенностям.
Методология электронных средств. Основные принципы методологии.
Этапы проектирования электронных средств.
Процесс проектирования. Блочно-иерархичекий подход к проектированию.
Аспекты проектирования.
Проектная процедура.
Уровни проектирования. Нисходящее и восходящее проектирование. Внешнее и внутреннее проектирование.
Понятие «система» в технике.
Условия системности.
Системный подход к проектированию. Воздействия среды на систему.
Исследование объектов с помощью их математической моделей.
Признаки конструкции электронного средства как большой системы.
Изменяемые и неизменяемые факторы при проектировании электронных средств.
Структурное дробление конструкции. Структурные уровни.
Общий перечень требований по назначению.
Климатическое исполнение.
Категории размещения на объекте и массогабаритные требования.
Создание электронных средств. Заказчик, исполнитель, субподрядчик.
Стадии разработки электронных средств.
Этапы проведения НИР. Этапы ОКР.
Проектная документация.
Показатель технологичности конструкции изделия.
Уровень качества конструкции. Технико-экономическая характеристика изделия. Карта технического уровня и качества.
Конструкторские и технологические показатели качества.
Стандартизация. Цели и задачи стандартизации. Формы стандартизации. Категории стандартов. Виды стандартов.
Конструкторские документы. Деление конструкторских документов по способ выполнения и характеру использования.
Комплекс стандартов Единой системы технологической документации (ЕСТД). Стадии проектирования технологии.
Классификация электронных средств по среде обитания, по объектам установки, по климатическим воздействиям. Переносные электронные средства, лабораторные приборы.
Особенности возимых электронных средств. Особенности самолетных электронных средств.
Особенности ракетных и космических электронных средств. Особенности морских электронных средств. Особенности требований к бытовым электронным средствам.
Классификация показателей качества конструкции.
Разукрепление электронных средств.
Конструкционная система.
Принципы конструирования.
Типизация. Унификация. Показатели унификации.
Конструирование ЭС на микросхемах, БГИС и микросборках.
Групповая защита микроблоков от климатических воздействий.
Компоновка функциональных ячеек. Удельные показатели конструкции МЭА.
Специфика конструкции МЭА. Направление развития конструкций МЭА.
Принцип миниатюризации. Комплексная миниатюризация.
Компоновка электронных средств. Компоновочные схемы блоков.
Охлаждение электронной аппаратуры.
Физические эффекты теплообмена. Системы охлаждения электронных средств.
Тепловой режим аппаратуры. Отказы аппаратуры, вызванные изменением температуры.
Системы обеспечения нормального теплового режима (СОТР).
Охлаждение гибридно-интегральных модулей (ГИМ).
Термостатирование. Проектирование ТСТ.
Тепловые трубы. Охлаждение термобатареями.
Электромагнитная совместимость. Электрически короткая и электрически длинная линии связи.
Методы уменьшения помех в электрических соединениях.
Экранирование.
Защита электронных средств от механических воздействий. Вибропрочность, виброустойчивость.
Виброизоляция электронных средств. Виды амортизаторов.
Методика конструирования электронных средств с учётом механических нагрузок. Статически определимые и статически неопределимые системы амортизации.
Защита электронных средств от климатических воздействий. Причины коррозии. Воздействие радиации.
Герметизация. Разъёмная герметизация. Виды покрытий.
Обеспечение надежности электронных средств. Характеристики надёжности.
Ошибки, приводящие к низкой надёжности электронных средств.
Методы ремонта. Резервирование
Производственный процесс, технологический процесс. Виды ТП. Этапы ТП.
Тип производства. Концентрация и дифференциация операций.
Разработка типовых технологических процессов.
Технологические документы.
Характеристики производственной технологичности.
Конструкторские показатели технологичности конструкций. Технологические показатели технологичности конструкции.
Технологическая система. Показатели качества функционирования ТС.
Свойства ТС. Элементы ТС. Структура ТС.
Производственные погрешности. Точность производства. Устойчивость ТП. Точность ТП.
Методы обеспечения заданной точности выходных параметров функциональных узлов.
Серийноспособность.
Виды печатных плат. Классы плотности монтажа. Методы изготовления ПП.
Методы изготовления печатных форм. Методы изготовления оригиналов фотошаблонов.
Фоторезисторы. Методы нанесения фоторезистов. Сенсибилизация. Активирование.
Многослойные печатные платы. Виды МПП. Методы изготовления МПП.
ТП сборки и монтажа электронных средств. Типы схем сборки. Методы регулировки.
Конструктивные исполнения функциональных узлов при ТМП.
Методы нанесения флюса. Методы нанесения припойных паст.
Методы пайки при ТМП.
Типы ТП промывки ТМП сборок.
Пайка. Виды паек. Виды флюсов. Виды припоев.
Классы и виды сварок.
Накрутка. Виды соединения накруткой.
Склеивание. Силы адгезии, аутогезии и когезии. Состав клеев.
Технологические методы обработки заготовок.
Резание. Движения резания. Режим резания.
Обработка давлением. Виды обработки давлением. Формоизменяющие операции.
Литьё. Виды литья.
Классификация пластмасс. Способы переработки пластмасс деталь.
Система «человек-машина». Деятельность операторов в СЧМ. Типы операторской деятельности. Категории задач в СЧМ.
Планирование эксперимента. Виды экспериментов. Факторы, уровни, ограничения. Функция отклика. Задачи поиска оптимума.
Процесс достижения оптимума. Полный факторный эксперимент. Матрица планирования ПФЭ. 1. Под конструкцией (от лат. constructio составление, построение) понимается совокупность деталей и материалов (тел) с разными физическими свойствами, находящихся в определенной физической связи (электромагнитной, тепловой, механической), обеспечивающая выполнение заданных функций с необходимой точностью и надежностью под влиянием внешних и внутренних воздействий и воспроизводимая в условиях производства. Конструкция определяет взаимное расположение частей в пространстве, способы их соединения, характер взаимодействия, а также материал, из которого они изготовлены. Конструкция электронной аппаратуры отличается рядом особенностей, которые выделяют ее в отдельный класс среди других конструкций [8]:
!) иерархической структурой (от греч. hierarchia, hieros священный, arche власть), под которой подразумевается последовательное объединение более простых электронных узлов в более сложные;2) доминирующей ролью электрических и электромагнитных связей;3) наличием неоднородностей в электрических соединениях, приводящих к искажению и затуханию сигналов, а также паразитных связей, порождающих помехи (наводки);4) наличием тепловых связей, что требует принятия мер защиты термочувствительных элементов;5) слабой связью внутренней структуры конструкции с ее внешним оформлением.
Конструкция характеризуется следующими параметрами: конструктивная сложность; масса и габариты; устойчивость к электромагнитным и другим воздействиям (температура, влага, механические воздействия и др.); ремонтопригодность, включая легкосъемность, контролепригодность; электромагнитную совместимость; эксплуатационная и ремонтную технологичность; надежность; степень микроминиатюризации и интеграции; приспособленность к взаимодействию оператора с аппаратурой; приспособленность к объекту размещения (носителю); технологичность; стоимость; перспективность; конкурентоспособность; патентную чистоту и другие.
2. Конструкторская иерархия реализуется с помощью уровней разукрупнения электронной аппаратуры, габаритные размеры которых стандартизованы [8]. По конструктивной сложности различают следующие уровни разукрупнения аппаратуры: шкаф, блок, ячейка. Если устройства являются не только конструктивно, но и функционально законченными, то они называются модулями.
Конструкционная система (КС) представляет собой совокупность БНК разных уровней разукрупнения, обеспечивающую создание требуемого множества электронной аппаратуры и организованную на основе определенных размерных соотношений с учетом условий эксплуатации, инженерной психологии, технологии производства [6].
По способу построения КС представляют собой системы универсально- сборных каркасных конструкций, основу построения которых составляют сборные каркасы различных уровней, видов и типоразмеров.
Нулевой уровень занимают вдвижные монтажные платы для объединения ИЭТ (рисунок 3.2.3) [6]. Монтажные платы соответствуют РЭМО, т.е. низшему уровню разукрупнения ЭА в модульном исполнении (ГОСТ 2663285).
Занимающие первый уровень частичные каркасы предназначены для размещения, объединения электрическими и другими связями, присоединения к внешним цепям изделий, собранных на монтажных вдвижных платах.
Второй уровень составляют комплектные и блочные каркасы, объединяющие изделия, выполненные на частичных каркасах и (или) платах. Комплектные каркасы представляют собой каркасы с передними панелями.
Третий уровень занимают шкафы и стойки, сголы и пульты. Шкафы предназначены для установки, объединения электрическими и другими связями изделий, выполненных на блочных каркасах. Основным отличием стоек от шкафов является отсутствие передней двери. Тумбы, столы и секции пультов используют для организации рабочего места оператора.
НцнСой уровень I 0.1 I
3. Под процессом конструирования понимают мыслительную, оформительскую и организаторскую деятельность по созданию описания конструкции. Конструирование может осуществляться либо только человеком (вручную), либо с использованием ЭВМ.
Одним из наиболее трудных и творческих этапов конструирования является компоновка (от лат. componere складывать) размещение на плоскости или в пространстве различных элементов аппаратуры.
Классификация электронных средств [8]: 1) по функциональному назначению системы; 2) по функциональному назначению отдельных устройств; 3) по частотному диапазону сигналов; 4) по конструктивной сложности (интегральная схема (ИС), плата, блок, шкаф, пульт, стойка); 5) по типу производства (единичное, серийное, массовое).
Классификация по функциональному назначению часто является доминирующей, так как объект установки электронной аппаратуры определяет специфику конструкции (защита от дестабилизирующих факторов, масса, форма, габариты, энергопотребление, стоимость, надежность).
4. Основные задачи современного конструирования электронных средств: задача комплексной миниатюризации, задача охлаждения и задача повышения технологичности [1].
Основой при решении задачи комплексной миниатюризации электронных средств является поиск резервов миниатюризации всех составных частей, не ограничиваемый только узлами, в которых для миниатюризации можно применить ИС, построив на них электрическую схему. Задача должна решаться относительно выбора соответствующей элементной базы, частей всех структурных уровней, систем питания, охлаждения, автоматики, антенных систем и т.д.
Вторая задача современного конструирования электронных средств охлаждение возникла как побочное следствие миниатюризации.
Задача охлаждения разбивается на две части: теплоотвод внутренний и теплоотвод внешний. Наиболее сложным является внутренний теплоотвод, т.е. отвод тепла от первичных тепловыделяющих элементов, расположенных внутри конструкции электронных средств. Здесь эффективным решением является применение теплостоков с использованием псевдотеплопроводности тепловых трубок.
Третья задача современного конструирования электронных средств технологичность решается конструктором на основе унификации и стандартизации. Избыточное разнообразие существующих в настоящее время конструкторских и схемотехнических решений резко снижает технологичность, порождает мелкосерийность и многономенклатурность. Стремление разрабатывать электронные средства преимущественно по функциональному назначению с оттеснением вопросов технологичности и стандартизации на второй план приводит к передаче в производство нетехнологичных конструкций.
5-6. Выделяют следующие подсистемы электронных средств [6]:
а)Принцип действия (функционирования) аппаратуры, т.е. операции над сигналами, выполняемые в аппаратуре и обеспечивающие использование их для передачи, извлечения, обработки информации. Принцип действия определяет требуемые электрические параметры электронных средств.
б)Схемы. Схема электрическая принципиальная есть условное изображение, отражающее электрическое соединение элементов, обладающих различными электрическими (электромагнитными) свойствами.
в)Конструкция. Определение конструкции «конструкция, есть материал целесообразно организованный в пространстве» или «целесообразно организованная материальная пространственная структура».
Под словом «целесообразно» применительно к конструкциям следует понимать:
во-первых, способность удовлетворять определенные потребности, выполнять требующиеся функции;
во-вторых, способность к сохранению этих свойств при наличии наблюдающихся внешних воздействий;
в-третьих, пригодность к воспроизведению и повторению, т.е. к производству.
г)Технология это совокупность знаний о способах и процессах обработки или переработки материалов. Обычно под термином «технология» понимают саму совокупность способов, процессов обработки и оборудование, используемых при изготовлении элементов конструкции и сборке аппаратуры.
д)Эксплуатационные свойства приспособленность к размещению на объекте и взаимодействию с оператором, надежность, совокупность процессов и закономерностей изменения свойств аппаратуры во времени и при наличии внешних воздействий.
Подсистемы электронных средств по конструктивно-технологическим особенностям:
а)Элементная база: изделия электронной техники (ИЭТ) и электрорадиоэлементы (ЭРЭ) и другие. Они основаны на принципах электроники (микроэлектроники) и выполняют преобразования сигналов, их усиление с использованием активных электронных элементов транзисторов, а также их запись или накопление в элементах памяти.
б)Электрические разъемные соединения: переключатели, коммутаторы и т.д. Они основываются на принципах разъемного электрического контакта.
в)Электрические проводники или постоянные, неразъемные и неразборные электрические соединения, соединяющие по определенной схеме выводы электронных и электрических элементов. Их объединяют понятием электрический монтаж.
г)Средства защиты от перегрева внешних механических, электромагнитных и других воздействий.
д)Несущие конструкции. Служат для механического объединения электронных, электрических и других элементов, размещения электрических соединений. Они обеспечивают прочность всей конструкции, ее комплектование из базовых несущих конструкций различных уровней (БНК1, БНК2 и БНКЗ). Несущие конструкции часто выполняют также функции герметизации, обеспечения электромагнитной совместимости и экранирования, теплоотвода, художественного оформления.
е)Механические элементы. Обычно не являются специфическими для электронных средств.
Методология электронных средств представляет систему принципов и правил познания и действий или систему принципов и способов организации теоретической и практической деятельности в определенной области знаний, в данном случае в конструировании электронных средств. Принцип есть основное исходное положение какой-либо науки [6].
7. Методология электронных средств представляет систему принципов и правил познания и действий или систему принципов и способов организации теоретической и практической деятельности в определенной области знаний, в данном случае в конструировании электронных средств. Принцип есть основное исходное положение какой-либо науки [6].
Основные принципы методологии:
1.Системный подход и его конкретизация применительно к электронным средствам.
2.Синтез электронных средств со стремлением к их оптимизации по различным критериям.
3.Иерархический принцип построения электронных средств. Разукрупнение.
4.Обеспечение непрерывного повышения экономической эффективности электронных средств, их проектирования, производства и эксплуатации. Расширение автоматизации с применением вычислительной техники для совершенствования проектирования, изготовления и эксплуатации, их организации.
5.Технологичность создание конструкций, предусматривающих изготовление с использованием высокоэффективных, безотходных, энергосберегающих, высокопроизводительных технологических процессов и оборудования, при исключении вредного влияния на рабочего и окружающую среду.
6.Случайный характер отклонений в производстве и изменений в эксплуатации параметров и характеристик электронных средств, а также отказов.
7.Обеспечение надежности, устойчивости против внешних воздействий и удобног о развертывания, размещения, восстановления.
8.Микроминиатюризация, конструктивно-технологическая и функционально-физическая интеграция, оперативное внедрение в практику конструирования новых физических явлений.
9.Обеспечение согласования электронных средств с эргономическими свойствами человека-пользователя и с объектом размещения, в том числе в части массы, габаритов и управления.
10.Унификация, нормализация и стандартизация электронных средств.
11. Влияние частоты сигналов на конструкцию, определяющее значение электрических постоянных (проводники) и разъемных соединений (соединители, коммутаторы).
12. Комплексное использование эвристических, экспериментальных (макеты, образцы), расчетных и автоматизированных методов конструирования.
Принципы 3, 8 и 11 специфичны для электронных средств.
8. Этап проектирования часть процесса проектирования, включающая в себя формирование всех требующихся описаний объекта, относящихся к одному или нескольким иерархическим уровням и аспектам.
Проектная процедура часть этапа, выполнение которой заканчивается получением проектного решения. Различают проектные процедуры анализа и синтеза. Синтез заключается в создании описания объекта, а анализ в определении свойств и исследовании работоспособности объекта по его описанию, т.е. при синтезе создаются, а при анализе оцениваются проекты объектов.
1 Процедуры анализа делятся на процедуры одно- и многовариантного анализа. При одновариантном анализе заданы значения внутренних и внешних параметров, требуется определить значения выходных параметров объекта. Подобная задача сводится к однократному решению уравнений, составляющих математическую модель.
Многовариантный анализ заключается в исследовании свойств объекта в некоторой области пространства внутренних параметров. Такой анализ требует многократного решения систем уравнений.
Процедуры синтеза делятся на процедуры структурного и параметрического синтеза. Целью структурного синтеза является определение структуры объекта перечня типов элементов, составляющих объект, и способа связи элементов между собой, в составе объекта.
Параметрический синтез заключается в определении числовых значений параметров элементов при заданных структуре и условиях работоспособности на выходные параметры объекта, при параметрическом синтезе нужно найти точку или область в пространстве внутренних параметров, в которых выполняются тс или иные условия (обычно условия работоспособности).
Понятия уровня и аспекта относятся к структурированию представлений о проектируемом объекте, а понятие этапа к структурированию процесса проектирования.
Если решение задач высоких иерархических уровней предшествует решению задач более низких иерархических уровней, то проектирование называют нисходящим. Если раньше выполняются этапы, связанные с низшими иерархическими уровнями, проектирование называют восходящим.
На практике обычно сочетают восходящее и нисходящее проектирование. Восходящее проектирование имеет место на всех тех иерархических уровнях, на которых используются унифицированные элементы.
Разработка технического задания (ТЗ) является самостоятельным этапом проектирования, часто называемым внешним проектированием. В отличие от него этапы проектирования объекта но сформулированным ТЗ называют внутренним проектированием.
9. Процесс проектирования электронных средств можно разбить на три основных этапа: системотехнический, схемотехнический и технический [3].
Системотехническое проектирование включает в себя внешнее и структурное проектирование.
При внешнем проектировании производят анализ исходного технического задания с точки зрения надежности, стоимости, быстродействия, массогабарит- ных характеристик и т.д.
Структурное проектирование основывается на техническом задании на разработку, дополненном результатом внешнего проектирования.
Схемотехническое проектирование включает в себя логическое проектирование, моделирование и анализ полученных схем, разработку диагностических тестов. При логическом проектировании осуществляют формальный синтез функциональных схем отдельных узлов, выбранных на этапе системотехнического проектирования.
Основной задачей моделирования и анализа полученных схем является накопление информации о проектируемых схемах, построение карт состояний и проверка временных соотношений при прохождении входных сигналов.
Задача формирования диагностических тестов заключается в построении такой входной последовательности сигналов, чтобы по виду выходной последовательности можно было судить об исправности аппаратуры, а в случае ее неисправности определить вид и место повреждения.
Функциональные схемы, полученные в результате схемотехнического проектирования. служат входной информацией при техническом проектировании, включающем в себя конструкторское и технологическое проектирование.
Основная цель конструкторского проектирования состоит в переходе от функциональной схемы аппаратуры к конкретному набору связанных между собой конструктивных элементов, модулей и устройств, реализующих данную схему; в определении их размеров, формы; материала и взаимного расположения, а также выпуске необходимой технической документации для ее производства и эксплуатации.
Разделение описаний по степени детализации отображаемых свойств и характеристик объекта лежит в основе блочно-иерархического подхода к проектированию и приводит к появлению иерархических уровней (уровней абстрагирования) в представлениях об объекте.
Принцип иерархичности означает структурирование представлений об объектах проектирования по степени детальности описаний, а принцип декомпозиции (блочности) разбиение представлений каждого уровня на ряд составных частей (блоков) с возможностями раздельного (поблочного) проектирования объектов на каждом уровне и т.д.
Наиболее крупными являются функциональный, конструкторский и технологический аспекты описаний проектируемых объектов. Решение задач, связанных с преобразованием или получением соответствующих описаний, называют функциональным, конструкторским и технологическим проектированием.
Блочный вариант конструктивной иерархии занимает промежуточное положение между схемно-узловым и каскадно-узловым принципами. ЭА и ЭВА с относительно сложной и большой структурой строится по каскадно-узловому принципу, а аппаратура с более простой структурой по ехемно-узловому принципу.
10. Функциональный аспект связан с отображением основных принципов функционирования, характера физических и информационных процессов, протекающих в объекте, и находит выражение в принципиальных, функциональных, структурных, кинематических схемах и сопровождающих их документах.
Конструкторский аспект связан с реализацией результатов функционального проектирования, т.е. с определением геометрических форм объектов и их взаимным расположением в пространстве.
Технологический аспект относится к реализации результатов конструкторского проектирования, т. е. связан с описанием методов и средств изготовления объектов.
11. Проектная процедура часть этапа, выполнение которой заканчивается получением проектного решения. Различают проектные процедуры анализа и синтеза. Синтез заключается в создании описания объекта, а анализ в определении свойств и исследовании работоспособности объекта по его описанию, т.е. при синтезе создаются, а при анализе оцениваются проекты объектов.
Процедуры анализа делятся на процедуры одно- и многовариантного анализа. При одновариантном анализе заданы значения внутренних и внешних параметров, требуется определить значения выходных параметров объекта. Подобная задача сводится к однократному решению уравнений, составляющих математическую модель.
Многовариантный анализ заключается в исследовании свойств объекта в некоторой области пространства внутренних параметров. Такой анализ требует многократного решения систем уравнений.
Процедуры синтеза делятся на процедуры структурного и параметрического синтеза. Целью структурного синтеза является определение структуры объекта перечня типов элементов, составляющих объект, и способа связи элементов между собой, в составе объекта.
Параметрический синтез заключается в определении числовых значений параметров элементов при заданных структуре и условиях работоспособности на выходные параметры объекта, при параметрическом синтезе нужно найти точку или область в пространстве внутренних параметров, в которых выполняются тс или иные условия (обычно условия работоспособности).
Понятия уровня и аспекта относятся к структурированию представлений о проектируемом объекте, а понятие этапа к структурированию процесса проектирования.
13. Понятие «система» в технике означает сложную совокупность объектов и связей между ними, предназначенную для реализации заданных функций [1] Как любая сложная сборочная единица машиностроения или приборостроения, конструкция электронного средства отвечает трем главным условиям системности: возможности композиции и декомпозиции; образованию при композиции новых качеств, не равных сумме свойств исходных частей; наличию иерархического порядка в структуре. Первые два условия системности означают, что в результате процесса конструирования (композиции) должно быть найдено и отражено в конструкторской документации новое структурное образование конструкция электронного средства (или его части), составленное из входящих в него готовых (покупных) и вновь спроектированных частей, причем это структурное образование должно обладать новыми качествами, не равными сумме свойств входящих в него частей.
Третье условие системности (иерархический порядок) проявляется в разделении конструкции на структурные уровни, или уровни входимости. Это значит, что высокий уровень структуры конструкции составляется из ее частей, относящихся к более низким уровням, или в терминах конструкторской документации (КД). составная часть, относящаяся к более низкому уровню входимости, входит в спецификацию части более высокого структурного уровня.
14. условиям системности: возможности композиции и декомпозиции; образованию при композиции новых качеств, не равных сумме свойств исходных частей; наличию иерархического порядка в структуре. Первые два условия системности означают, что в результате процесса конструирования (композиции) должно быть найдено и отражено в конструкторской документации новое структурное образование конструкция электронного средства (или его части), составленное из входящих в него готовых (покупных) и вновь спроектированных частей, причем это структурное образование должно обладать новыми качествами, не равными сумме свойств входящих в него частей.
Третье условие системности (иерархический порядок) проявляется в разделении конструкции на структурные уровни, или уровни входимости. Это значит, что высокий уровень структуры конструкции составляется из ее частей, относящихся к более низким уровням, или в терминах конструкторской документации (КД). составная часть, относящаяся к более низкому уровню входимости, входит в спецификацию части более высокого структурного уровня.
15. Системный подход предусматривает рассмотрение объектов во взаимосвязи и в развитии. Характеристики и параметры электронного средства определяются взаимодействием многих частей или подсистем (элементов), каждая из которых в свою очередь может быть представлена как совокупность подсистем еще более низкого иерархического уровня. В электронном средстве можно представить следующую иерархическую последовательность: материалы, технологические процессы (оборудование и инструмент), детали, элементы, электрические соединения, несущие конструкции, электронное средство.
Воздействия среды на систему называют входными воздействиями, воздействия системы на среду выходными воздействиями [20]. И те, и другие оценивают многомерными векторами. Любой объект независимо от его сложности, специфичности и физической природы можно рассматривать как систему. В свою очередь, система может быть формализована, т.е. абстрактно представлена некоторой математической моделью ее функционирования. Последняя является упрощенным математическим отображением наиболее существенных свойств реальной системы. Она характеризует правило преобразования входных сигналов в выходные.
16. Исследование объектов с помощью их математических моделей и представляют основную суть системного подхода, характеризующегося следующими важнейшими принципами:
целостностью изучаемой системы (т.е. свойства целого не могут быть поняты и оценены без знания свойств частей этого целого, но само целое принципиально не может быть сведено к сумме свойств составляющих его элементов);
структурностью (т.е. возможностью описания системы с помощью сети связей между ее элементами);
иерархичностью (т.е. каждая подсистема или элемент системы может рассматриваться как система);
множественностью описания (т.е. система может быть описана множеством математических моделей, каждая из которых описывает определенный ее аспект);
взаимозависимостью системы и среды (т.е. свойства системы проявляются только при взаимодействии с окружающей ее средой).
17. Конструкция электронного средства как большой системы имеет следующие признаки: 1) высокую сложность (состоит из большог о числа устройств, узлов и компонентов); 2) связь с внешней средой (в том числе с человеком-оператором); 3) иерархическую структуру (обладает свойством централизованного управления подчинение низших уровней высшим).
Каждую конструкцию электронного средства можно представить как систему, состоящую из изменяемых и неизменяемых факторов, показателей качества и связей между факторами и показателями качества. К изменяемым в процессе конструирования факторам относятся: марки применяемых материалов; форма и размеры элементов конструкции; взаимное расположение компонентов и узлов; вид электрических связей; характер крепления компонентов; характер элементов усиления (ребер) и облегчения (выборок); способы теплоотвода, герметизации; характер базовой конструкции; внешнее оформление и т.д.
18. Каждую конструкцию электронного средства можно представить как систему, состоящую из изменяемых и неизменяемых факторов, показателей качества и связей между факторами и показателями качества. К изменяемым в процессе конструирования факторам относятся: марки применяемых материалов; форма и размеры элементов конструкции; взаимное расположение компонентов и узлов; вид электрических связей; характер крепления компонентов; характер элементов усиления (ребер) и облегчения (выборок); способы теплоотвода, герметизации; характер базовой конструкции; внешнее оформление и т.д.
Ограничениями являются факторы, не изменяемые конструктором: ресурсные; системотехнические; схемотехнические; конструкторские; технологические; эксплуатационные. К ресурсным относятся: материальные; временные;
кадровые и энергетические ограничения
19. Структурное дробление конструкции дает экономические преимущества при разработке, производстве и эксплуатации электронных средств и преследует три цели [1]: 1 параллельное конструирование частей; 2 параллельное изготовление частей; 3 повышение ремонтопригодности.
Первый уровень состоит из модулей, второй из блоков, а третий представляет собой окончательно оформленную конструкцию электронной аппаратуры в целом, т.е. самостоятельное в эксплуатационном отношении изделие в виде сборочной единицы.
Отличительным признаком перехода от одного структурного уровня к другому, более высокому, служит сборочная операция, осуществляющая соединение одних частей конструкции с другими. Вхождение низших уровней в высшие не обязательно должно осуществляться строго по порядку номеров уровней. Печатные узлы нулевого уровня могут непосредственно входить в третий уровень (пульты и приборы), минуя первый и второй уровни [1].
Низшие уровни конструкции (нулевой и первый) наиболее универсальны. Их конструкция мало зависит от конкретного назначения электронного средства и объекта, на который оно устанавливается. Высшие уровни специализированы, особенно третий уровень, представляющий собой электронное средство в целом.
Несущей конструкцией называют механическую основу для закрепления частей (несущую на себе эти части). Современная унифицированная система несущих конструкций предусматривает последовательную входимость конструкций низших уровней в конструкции высших уровней. Это обеспечивается требованиями размерной совместимости.
Второй уровень включает в себя блоки и их разновидности: электронные модули 2-го уровня и микроблоки. Блоком называют часть электронного средства, которая выполняет сложную функцию, содержит несколько модулей 1 -го уровня и имеет лицевую панель. Микроблоком называется сложное, функционально завершенное микроэлектронное изделие, являющееся составной частью электронного средства на 2-м структурном уровне, содержащее несколько гибридно-интегральных модулей и ЭРИ, выполненное на каркасной несущей конструкции и предназначенное для установки преимущественно в моноблоки, приборы и пульты.
Третий уровень конструкции представляет собой электронное средство в целом в виде шкафа, пульта, моноблока, прибора, стойки, стеллажа. К несущим конструкциям данного уровня относятся кожухи, каркасы, монтажные рамы, корпуса шкафов, стоек, панели и корпуса пультов.
20. Общий перечень требований по назначению [13]. Эта группа требований устанавливает первичную задачу, ради которой ведется разработка.
1.Радиоэлектронное функциональное назначение (прием, передача, обработка сигналов, индикация, вторичный источник питания и др.).
2.Значение параметра, определяющего конструктивные решения (мощность излучаемая, мощность потребляемая, частота, полоса пропускания, быстродействие. чувствительность и т.п.).
3.Класс, к которому относится объект установки (бортовой, морской, наземный для подвижных объектов, наземный стационарный и др.).
4.Климатическое исполнение.
5.Категория размещения на объекте (пять укрупненных шесть дополнительных категорий).
6.Маесогабаритные характеристики (масса, габаритные присоединительные размеры).
7.Закрепление на объекте (жесткое, быстросъемное, на амортизаторах и др.).
8.Коммуникационные сети на объекте (сети питания, сети антенных кабелей, шин заземления, вентиляционные сети и др.).
9.Электромагнитная защита на объекте (наличие одновременно работающих электронных устройств (ЭУ) на том же объекте и их влияние, экранирование, устранение наводок, в том числе по цепям питания, включая защиту от помех, вызываемых данной конструкцией при работе).
21. Климатическое исполнение. В зависимости от макроклиматического района, в котором задано эксплуатировать данную ЗА или ЭВА, различают девять основных климатических исполнений изделий:
1.Исполнение У для умеренного климата со среднегодовыми максимумом и минимумом температуры +40 °С и -45°С;
2.Исполнение УХЛ для умеренного и холодного климата при минимуме температуры, располагающемся ниже -45 °С;
3.Исполнение ГВдля влажного тропического климата с температурой +20 °С и выше в сочетании с относительной влажностью 80 % и выше, действующей на изделие более половины суток ежедневно в течение двух месяцев и более;
4.Исполнение ТС для сухого тропического климата с температурой +40 °С, но не отнесенное к исполнению ТВ;
5.Исполнение М для умеренно холодного морского климата при нахождении в морях и океанах севернее 30° с. ш. или южнее 30° ю. ш.;
6 Исполнение ГМ для тропического морского климата при нахождении в морях и океанах между 30° с. ш. и 30° ю.ш.;
7.Исполнение О общеклиматическое исполнение для суши;
8.Исполнение ОМ общсклиматическое морское, для судов и кораблей с неограниченным районом плавания;
9.Исполнение В всеклиматическое исполнение для суши и моря (кроме Антарктиды, на которую классификация климатических исполнений не распространяется; аппаратура для антарктического климата разрабатывается и изготовляется но специальным заказам).
22. Категории размещения на объекте и маесогабаритные требования. Категории размещения на объекте также стандартизованы и кодифицированы:
Укрупненные категории:1.на открытом воздухе;2.под навесом и на объектах, где колебания температуры и влажности несущественно отличаются от условий открытого воздуха (палатки и т.п.);3.в закрытых помещениях с естественной вентиляцией без кондиционирования;4.в помещениях (объемах) с искусственным климатом;5.в помещениях (объемах) с повышенной влажностью, приводящей к частой конденсации влаги па стенах и потолке.
Дополнительные категории:1.1 для хранения и работы в помещении категории 4 и для кратковременной работы в других условиях, в том числе на открытом воздухе2.1. внутри изделия категорий размещения 1, 1.1, 2, но при условии исключения конденсации влаги (например, внутри ЭА или ЭВА);3.1 в нерегулярно отапливаемых помещениях (объектах);4.1.при кондиционировании или частичном кондиционировании;4.2.внутри промышленных отапливаемых зданий;5.1. внутри изделий категории 5, но при условии исключения конденсации влаги на данном изделии.
23. В создании ЭА или ЭВА могут участвовать различные организации, подразделения, исполнители. Организации делятся на заказчика, исполнителя, субподрядчика [8].
Заказчик формулирует технические требования к аппаратуре и осуществляет приемку разработанного изделия.
Технические требования (ТТ) на разработку аппаратуры определяют показатели назначения, а также содержат требования к конструкции: наименование; число и назначение основных частей; габаритные, установочные и присоединительные размеры; требования по взаимозаменяемости частей; унификации; типизации; стандартизации и преемственности.
Исполнитель на основании ТТ разрабатывает техническое задание (ТЗ), в котором содержатся экономические, производственные и другие требования, определяется порядок разработки и приемки изделия. Субподрядчик решает для исполнителя частные вопросы: разработку и поставку новых материалов, элементов, узлов, технологических процессов, методов измерений или проводит испытания, отработку на соответствие требованиям эргономики и т.д.
24. Разработку аппаратуры и его конструкции проводят в несколько стадий (не менее двух): научно-исследовательская работа (НИР) и опытно-конструкторская (ОКР). Каждая стадия включает несколько этапов.
Основные этапы проведения НИР: 1) предплановый патентный поиск; 2) разработка и согласование с заказчиком технического задания, государственная регистрация НИР; 3) подготовительный этап выбор направлений исследования, разработка, согласование и утверждение частных технических заданий на основные части НИР; 4) основной этап теоретические и экспериментальные исследования (выполнение теоретических изысканий, расчетов, математического моделирования), обработка результатов исследований, составление и оформление технической документации; 5) заключительный этап обобщение результатов и оценка выполненной НИР (составление карты технического уровня, оценка полноты и качества проведенной НИР, подготовка к предъявлению ра-
боты к приемке); 6) приемка НИР, обсуждение и согласование задания на проведение ОКР, государственный учет НИР.
25. Основные этапы проведения НИР: 1) предплановый патентный поиск; 2) разработка и согласование с заказчиком технического задания, государственная регистрация НИР; 3) подготовительный этап выбор направлений исследования, разработка, согласование и утверждение частных технических заданий на основные части НИР; 4) основной этап теоретические и экспериментальные исследования (выполнение теоретических изысканий, расчетов, математического моделирования), обработка результатов исследований, составление и оформление технической документации; 5) заключительный этап обобщение результатов и оценка выполненной НИР (составление карты технического уровня, оценка полноты и качества проведенной НИР, подготовка к предъявлению ра-
боты к приемке); 6) приемка НИР, обсуждение и согласование задания на проведение ОКР, государственный учет НИР.
Целью НИР является получение методами научного исследования обоснованных исходных данных для разработки ТЗ на новые или модернизируемые электронные устройства и выявление наиболее эффективных решений для использования их в процессе проведения опытно-конструкторских работ (ОКР).
Этапы ОКР: техническое задание; техническое предложение; эскизный проект; технический проект; разработка рабочей документации.
Техническое задание (ТЗ) составляется исполнителем на основании технических требований заказчика.
Техническое предложение этап разработки, на котором исполнителем обосновывается принципиальная возможность создания аппаратуры с заданными по ТЗ характеристиками. На этом этапе составляют частные ТЗ для различных подразделений предприятия, ведомость технического предложения (ПТ) и пояснительная записка (Г13).
Эскизный проект совокупность конструкторских документов, содержащих проработанные конструкторско-технологические решения, дающие общее представление об изделии, а также данные, определяющие возможность использования по назначению и основные параметры разрабатываемого изделия. На этом этапе составляют ведомость эскизного проекта (ЭП) и пояснительную записку (113).
Технический проект это совокупность конструкторских документов, содержащих окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве разрабатываемого изделия, и технические данные для разработки рабочей документации. Составляются: ведомость технического проекта (ТП), пояснительная записка (ПЗ), чертеж общего вида (ВО).
Рабочая документация это совокупность конструкторской документации, предназначенной для изготовления и испытания опытного образца, установочной серии, серийного образца. Рабочая документация на детали состоит из чертежа детали. Рабочая документация на сборочные единицы состоит из сборочного чертежа (СБ) и спецификации (СП). Рабочая документация на комплексы или комплекты состоит из спецификации (СГ1).
27. Показатель, принятый за исходный при оценке технологичности, называется базовым ПТК изделия. Частный ПТК изделия характеризует одно из входящих в ее состав, а комплексный несколько входящих в нее частных или комплексных свойств.
28. Уровень качества конструкции (УКК) оценивается в три этапа: 1) выбор номенклатуры показателей качества конструкции для конкретного случая; 2) подбор аналогов и выбор базового изделия; 3) заполнение карты технического уровня и качества продукции и расчет УКК.
Основой для комплексной оценки качества служат два документа: технико- экономическая характеристика и карта технического уровня и качества изделия.
Технико-экономическая характеристика (ТЭХ) изделия представляет собой систему основных технико-экономических показателей и позволяет осуществлять оперативное планирование, получить необходимые данные для анализа качества изделий, прогнозирования развития техники, совершенствования системы планирования и др. Составляется ТЭХ на стадии технического проекта и разработки рабочей документации опытного образца с последующим уточнением в серийном или массовом производстве [6].
Карта технического уровня и качества (КУ) составляется на вновь разрабатываемые, модернизируемые и находящиеся в серийном производстве изделия и служит для комплексной оценки качества изделия. В КУ приводятся показатели назначения, надежности и долговечности, технологичности, эргономические и эстетические показатели, показатели стандартизации и унификации, патентно- правовые и экономические показатели. Для сравнения достигнутого технического уровня разрабатываемого изделия приводятся показатели качества по данным ТЗ, ТУ и другим документам, а также базовые показатели качества и показатели, действующие по стандартам на данное изделие, показатели качества перспективного образца, отечественных и зарубежных аналогов.
29. В инженерной практике широкое распространение получили следующие конструкторские и технологические показатели качества [20].
Конструкторские показатели:
вероятность безотказной работы, определяющая практическое совершенство и являющаяся одним из главнейших показателей надежности технических систем; сложность устройства; объем устройства, зависящий от сложности конструкции, вида компоновки, выбранных комплектующих изделий, способа монтажа и пр.; плотность упаковки компонентов в заданном объеме устройства и плотность упаковки компонентов на заданной площади; масса изделия; потребляемая изделием мощность; собственная (резонансная) частота конструкции.
Эффективность защиты конструкций ЭА и ЭВА от вибраций и ударов оценивают следующими коэффициентами: для амортизируемой ЭА и ЭВА коэффициентами виброизоляции и удароизоляции, для неамортизированной коэффициентами динамичности на низких и высоких частотах диапазона механических нагрузок.
Технологические показатели связаны с количественной (коэффициентной) оценкой технологичности конструкций ЭА и ЭВА. Основными из этих показателей являются: коэффициент технологичности, оценивающий степень расхождения реальной и ранее запланированной себестоимоетей изделий; коэффициент конструктивной преемственности, характеризующий меру использования в разработанной конструкции элементов (узлов), применявшихся в ранее созданных конструкциях; коэффициент повторяемости, устанавливающий степень унификации составляющих конструкцию элементов; коэффициент нормализации, оценивающий меру применимости в конструкции стандартных и нормализованных элементов; коэффициент применения материалов, устанавливающий степень многообразия использованных в конструкции материалов; коэффициент использования материалов, характеризующий экономичность производства деталей. В случае исполнения аппаратуры по интегральной технологии:
коэффициент уменьшения габаритов; коэффициент уменьшения массы; коэффициент увеличения показателей надежности.
30. Стандартизация процесс установления и применения правил с целью упорядочения деятельности в данной области на пользу и при участии всех заинтересованных сторон, в частности для достижения всеобщей оптимальной экономии, с соблюдением функциональных условий и требований безопасности [8].
Основные цели стандартизации: ускорение технического прогресса; повышение эффективности общественного производства: производительности инженерного труда и др.
Основные задачи стандартизации: разработка требований к качеству готовых изделий на основе комплексной стандартизации их характеристик, а также материалов и комплектующих изделий, необходимых для их изготовления с высокими показателями качества и эффективной эксплуатации;
установление требований и методов в области проектирования и производства электронной аппаратуры с целью обеспечения их оптимального качества и исключения нерационального многообразия видов и типоразмеров;
введение единых систем документации, в том числе унифицированных, используемых в автоматизированных системах управления; установление единых терминов и обозначений.
Формы стандартизации: комплексная; опережающая и стандартизация межотраслевых систем [8J. При комплексной стандартизации осуществляется целенаправленное и планомерное установление и применение системы взаимоувязанных требований как к объекту стандартизации в целом, так и к его основным элементам в целях обеспечения оптимального решения конкретной проблемы. При этом стандартизации подлежат также материалы, полуфабрикаты, оснастка, оборудование, технологические процессы.
Опережающий характер стандартизации достигается разработкой стандартов на изделия, которые не начали проектироваться, внедряться, изготовляться серийно.
Стандарт считается внедренным на предприятии, если установленные им нормы, требования и правила отражены в действующей технической документации, полностью выполняются в производстве и выпускаемая продукция полностью им соответствует.
Категории стандартов по масштабу охвата: государственный стандарт; отраслевой стандарт; стандарт предприятия; между народный стандарт.
Вид стандарта по назначению технические условия; параметры (размеры, напряжения и т.д.); марки материалов; сортамент; методы испытаний; правила приемки; типовой технологический процесс и т.д.
Вид стандарта по методическим признакам организационно- методический; общетехнический (ЕСКД); проектно-конструкторский; произ-
водственно-технический.
31. Конструкторские документы (КД) документы, в отдельности или в совокупности определяющие состав и устройство изделия и содержащие необходимые данные для его разработки и изготовления, контроля, приемки, эксплуатации и ремонта [10].
По способу выполнения и характеру использования КД делят на: оригиналы документы, выполненные на любом материале и предназначенные для изготовления по ним подлинников;
подлинники документы, оформленные подлинными подписями и выполненные на любом материале, позволяющем многократное воспроизведение с них копий;
дубликаты документы, идентичные подлиннику и выполненные на любом материале, позволяющем снятие с них копии;
копии документы, выполненные способом, обеспечивающим их идентичность с подлинником (дубликатом), и предназначенные для непосредственного использования при разработке, изготовлении, ремонте и эксплуатации изделий.
Проектные КД - КД выполненные на этапах технического предложения, эскизного и технического проектов. Рабочие КД КД выполненные на этапе выпуска рабочей документации.
32. Комплекс стандартов Единой системы технологической документации (ЕСТД) устанавливает единые правила выполнения, оформления, комплектации и обращения технологической документации и состоит из 9 групп [9];
0 основные положения;1 основополагающие стандарты;2 классификация деталей и обозначение технологических документов;3 правила учета применяемости деталей, изделий, технологической оснастки;4 правила оформления технологических документов, специализированных по видам работ;5 правила оформления технологических документов на испытания;6 вспомогательное производство;7, 8 для последующих стандартов;9 нормативное хозяйство.
Установлено пять стадий проектирования технологии: техническое задание; техническое предложение; эскизный проект; технический проект и разработка рабочей документации.
33. В соответствии с классификацией по среде обитания. ЭА и ЭВА разделены натри класса: наземные; морские и бортовые (рисунок 3.1.1) [6].
Бортовые делятся на: самолетные; вертолетные; ракетные; космические.
Морские делятся на: судовые; корабельные; буйковые.
Наземные делятся на: возимые: носимые; переносные; стационарные.
Бытовые делятся на: возимые; носимые; стационарные.
Бытовую аппаратуру принято выделять в отдельный класс.
При классификации по объектам установки (носителям) ЭА и ЭВА обычно разделяют на следующие виды: стационарные; возимые на наземных транспортных средствах; возимые на морских или речных судах; носимые человеком или животным; бортовые, устанавливаемые па летательных аппаратах.
В радиопромышленности ЭА разделяют на семь видов:1 стационарные ЭВМ:2 стационарные РЭС (кроме. ЭВМ):3 аппаратура дискретной автоматики;4 возимые на объектах-носителях с колесным ходом;5 возимые на объектах-носителях с гусеничным ходом;6 судовые РЭС;7 самолетные и вертолетные РЭС.
По климатическим воздействиям стационарную ЭА и ЭВА делят на две группы: группа 1 для отапливаемых сооружений; группа 2 для неотапливаемых помещений или открытого воздуха.
К переносным ЭА и ЭВА относят контрольно-измерительную аппаратуру (КИА), вычислительную аппаратуру, аппаратуру связи, управления и другую электронную аппаратуру в приборном исполнении, для которой характерна эксплуатационная автономность. Сложность приборов обычно не превышает сложности блоков стационарной ЭА или ЭВА [6].
Лабораторные приборы предназначены для эксплуатации в отапливаемых помещениях, а механические воздействия связаны с переноской и установкой приборов на столы, в стеллажи или приборные шкафы. В отличие от стационарной ЭА и ЭВА первой группы лабораторную КИА часто располагают в комнатах общего пользования, цехах и других помещениях, в которых климатические условия могут быть хуже, чем в специальных аппаратных помещениях.
34. Специфические особенности возимой ЭА и ЭВА: совместное размещение различных по назначению устройств в непосредственной близости друг от друга требуют высокого уровня унификации модулей, применения конструкционных систем; разнообразие объектов-носителей, стремление лучшим образом использовать объем фургона привело к относительно большому числу вариантов исполнения и типоразмеров ;скученное размещение ЭА или ЭВА затрудняет монтаж, применение по назначению, техническое обслуживание и ремонт; использование межблочного электрического монтажа с помощью соединителей не только на задней панели блоков, но и на передней; применение приточно-вытяжной вентиляции ЭА или ЭВА или кондиционирования из-за ограничения мощности, рассеиваемой ЭА или ЭВА в фургоне; разделение конструкции на части, например, массой не более 60 кг, позволяющие выполнять погрузку-разгрузку, установку и сборку силами двух человек; высокая контроле- и ремонтопригодность, наличие ЗИП, обеспечивающего текущий ремонт ЭА или ЭВА на рабочем месте силами оператора.
Главные особенности самолетной ЭА и ЭВА [6]:быстрый рост сложности при жестких массогабаритпых ограничениях и высоких требованиях к надежности;
допустимо применение новейших комплектующих изделий, материалов повышенной стоимости с высокими физико-механическими характеристиками; необходимость дистанционного контроля и управления; несущие конструкции должны иметь высокий уровень унификации, несмотря на возможность установки модулей в отсеки различных размеров и формы; высокая загрузка оператора задачами управления самолетом требует тщательной проработки передних панелей;
обеспечение высокой безотказности в полете, контроле- и ремонтопригодности при предполетном техническом обслуживании;
относительно короткие циклы использования по назначению (часы); наличие развитого ЗИП. ремонт модулей в специализированных подразделениях.
35. Ракетная ЭА и ЭВА имеет очень короткое время работы по назначению (минуты) и длительное время хранения в заданном состоянии (годы).
Космическая ЭА и ЭВА при выводе на орбиту испытывают те же воздействия, что и ракетные. Основным способом передачи тепла внутри аппаратуры является теплопроводность, а в космическое пространство излучение. Кроме широкого диапазона температур следует учитывать возможность разложения, сублимации, выделения газов в глубоком вакууме. Значительное влияние оказывает мощное электромагнитное излучение, включая жесткое рентгеновское и гамма, потоки заряженных частиц высоких энергий. Для космической ЭА и ЭВА характерен длительный период работы в необслуживаемом режиме.
На судах водоизмещением свыше 300 регистровых тонн для размещения ЭА и ЭВА предусмотрены специальные аппаратные отсеки. Специфическим постоянно действующим фактором является морская среда. Это высокая влажность и насыщенность воздуха солью, активизирующие коррозию металлов и разрушение изоляционных материалов.
Сложную судовую ЭА и ЭВА строят на основе унифицированных конструкций ограниченного числа типов и типоразмеров. В процессе конструирования судовой ЭА и ЭВА необходимо обратить внимание на:
максимальную унификацию и типизацию конструкций ЭА и ЭВА различного назначения;
выбор массогабаритных показателей модулей, который должен учитывать их транспортировку к месту размещения;
обеспечение механической прочности и устойчивости при постоянном воздействии ударов и вибраций, вызванных волнением поверхности моря, работой двигателей и винтов:
повышенные требования к стойкости защитных покрытий, металлов и изоляционных материалов;
обеспечение электромагнитной совместимости; высокую контроле- и ремонтопригодность;
проектирование ЗИП, позволяющего производить техническое обслуживание и ремонт вдали от ремонтных баз;
длительное применение по назначению и техническое обслуживание в стесняющих оператора условиях (качка, ограниченные объемы и другое).
Для аварийной аппаратуры, размещенной на открытом воздухе, обязательна герметизация.
Особенности требований к бытовой электронной аппаратуре. В зависимости от сложности исполнения бытовая электронная аппаратура разделяется на четыре класса сложности: 0, 1, 2 и 3. где наивысшей сложностью является класс О
37. Ракетная ЭА и ЭВА имеет очень короткое время работы по назначению (минуты) и длительное время хранения в заданном состоянии (годы).
Космическая ЭА и ЭВА при выводе на орбиту испытывают те же воздействия, что и ракетные. Основным способом передачи тепла внутри аппаратуры является теплопроводность, а в космическое пространство излучение. Кроме широкого диапазона температур следует учитывать возможность разложения, сублимации, выделения газов в глубоком вакууме. Значительное влияние оказывает мощное электромагнитное излучение, включая жесткое рентгеновское и гамма, потоки заряженных частиц высоких энергий. Для космической ЭА и ЭВА характерен длительный период работы в необслуживаемом режиме.
На судах водоизмещением свыше 300 регистровых тонн для размещения ЭА и ЭВА предусмотрены специальные аппаратные отсеки. Специфическим постоянно действующим фактором является морская среда. Это высокая влажность и насыщенность воздуха солью, активизирующие коррозию металлов и разрушение изоляционных материалов.
Сложную судовую ЭА и ЭВА строят на основе унифицированных конструкций ограниченного числа типов и типоразмеров. В процессе конструирования судовой ЭА и ЭВА необходимо обратить внимание на: максимальную унификацию и типизацию конструкций ЭА и ЭВА различного назначения; выбор массогабаритных показателей модулей, который должен учитывать их транспортировку к месту размещения; обеспечение механической прочности и устойчивости при постоянном воздействии ударов и вибраций, вызванных волнением поверхности моря, работой двигателей и винтов: повышенные требования к стойкости защитных покрытий, металлов и изоляционных материалов; обеспечение электромагнитной совместимости; высокую контроле- и ремонтопригодность; проектирование ЗИП, позволяющего производить техническое обслуживание и ремонт вдали от ремонтных баз; длительное применение по назначению и техническое обслуживание в стесняющих оператора условиях (качка, ограниченные объемы и другое).
Для аварийной аппаратуры, размещенной на открытом воздухе, обязательна герметизация.
Особенности требований к бытовой электронной аппаратуре. В зависимости от сложности исполнения бытовая электронная аппаратура разделяется на четыре класса сложности: 0, 1, 2 и 3. где наивысшей сложностью является класс О
38. Конструкционная система (КС) представляет собой совокупность БНК разных уровней разукрупнения, обеспечивающую создание требуемого множества электронной аппаратуры и организованную на основе определенных размерных соотношений с учетом условий эксплуатации, инженерной психологии, технологии производства [6].
По способу построения КС представляют собой системы универсально- сборных каркасных конструкций, основу построения которых составляют сборные каркасы различных уровней, видов и типоразмеров.
Нулевой уровень занимают вдвижные монтажные платы для объединения ИЭТ (рисунок 3.2.3) [6]. Монтажные платы соответствуют РЭМО, т.е. низшему уровню разукрупнения ЭА в модульном исполнении (ГОСТ 2663285).
Занимающие первый уровень частичные каркасы предназначены для размещения, объединения электрическими и другими связями, присоединения к внешним цепям изделий, собранных на монтажных вдвижных платах.
Второй уровень составляют комплектные и блочные каркасы, объединяющие изделия, выполненные на частичных каркасах и (или) платах. Комплектные каркасы представляют собой каркасы с передними панелями.
Третий уровень занимают шкафы и стойки, сголы и пульты. Шкафы предназначены для установки, объединения электрическими и другими связями изделий, выполненных на блочных каркасах. Основным отличием стоек от шкафов является отсутствие передней двери. Тумбы, столы и секции пультов используют для организации рабочего места оператора.
НцнСой уровень I 0.1 I
39. принципы конструирования как: моносхемный; схемно-узловой; каскадно-узловой; функционально-узловой и модульный [10].
Моносхемный принцип конструирования. Этот принцип конструирования заключается в том, что полная принципиальная схема радиоэлектронного аппарата располагается на одной печатной плате и поэтому выход из строя одного элемента приводит к сбою всей системы. Оперативная замена вышедшего из строя элемента затруднена из-за сложности его обнаружения. ЭА и ЭВА, построенная по моносхемному принципу, должна быть смонтирована из нескольких БИС, в которых предусмотрены меры увеличения надежности путем введения аппаратурной и информационной избыточности. Нахождение неисправностей при этом должно производиться программными методами.
Схемно-узловой принцип конструирования. При этом принципе конструирования на каждой из печатных плат располагают часть полной принципиальной схемы радиоаппарата, имеющую четко выраженные входные и выходные характеристики. По такому принципу сконструированы настольная и бортовая ЭА и ЭВА, где различные устройства выполняют на одной или нескольких (небольшом числе) платах, а объединение их между собой производят с помощью коммутационной платы и проводных жгутов.
Каскадно-узловой принцип конструирования. Этот принцип конструирования заключается в том, что принципиальную схему радиоаппарата делят на отдельные каскады, которые не могут выполнять самостоятельных функций.
40. Типизация есть способ ликвидации многообразия изделий путем обоснованного сведения к ограниченному числу избранных типов (типоразмеров), при котором размеры (параметры) избранных типов получены в виде предпочтительного ряда, образованного в результате деления или умножения размеров (параметров) одного исходного, называемого базовым, изделия на целое число.
Унификация есть организационный крупномасштабный метод планирования конструкторских разработок и производства, который предусматривает рациональное сокращение числа типоразмеров изделия, составных частей и материалов путем создания конструктивно-параметрических рядов изделий на основе базовой конструкции.
Унификация предполагает осуществление разработки не единичного, заданного сегодня изделия, а перспективного конструктивно-параметрического семейства изделий. Конструктивно-параметрическим семейством называют группу из нескольких, совместно разрабатываемых изделий одного функционального назначения с общими схемно-конструктивными признаками, по своим параметрам и размерам отвечающих заранее установленному размерному ряду. Основой конструктивно-параметрического семейства является единство принципиальных схемотехнических и конструктивных решений. Различие между изделиями, входящими в семейство, может получаться в результате добавления или исключения отдельных функциональных частей схемы, но не изменения принципиальных схемных решений, как электрических, так и компоновочных. Члены семейства формируются из унифицированных сборочных единиц и деталей, позволяющих путем различных сочетаний создавать необходимую номенклатуру изделий данного размерного ряда с дополнением незначительного числа оригинальных деталей и сборочных единиц.
42. Микроблок представляет собой микроэлектронпое изделие, в котором наряду с компонентами и элементами на общее основание установлены микросборки [6]. В крупногабаритных ячейках все компоненты установлены на общее, например, металлическое основание ячейки непосредственно.
Групповую защиту от климатических воздействий осуществляют следующими способами: локальной герметизацией установленных на подложки или непосредственно на основание групп ИЭ'Г; общей герметизацией подложек в составе РЭМ первого или более высоких уровней.
43. Третий, уровень компоновки в настоящее время имеет три разновидности: функциональные ячейки (ФЯ) на металлическом основании (рамке или пластине), ФЯ на крупноформатной многослойной подложке («гигантская микросборка») и ФЯ на печатной плате. Компоновка бескорпусных МСБ может осуществляться для всех трех вариантов, а компоновка корпусированных МСБ чаще всего проводится на печатных платах, в редких случаях на крупноформатных подложках. Компоновка корпусированных МСБ на металлическом основании нерациональна, если применять обычные корпуса, имеющие штыревые или планарные жесткие выводы. Наиболее перспективной является компоновка ИС в кристаллодержателях на крупноформатных стальных эмалированных подложках или алюминиевых подложках с полиимидной пленкой.
Компоновка ФЯ в блок образует следующий, четвертый, уровень и зависит от выбранной компоновочной схемы блока (разъемная, плоскостная, кассетная или книжная).
Одним из главных удельных показателей конструкции МЭА является плотность упаковки элементов уча плоскости или в объеме [5]:
N N
У5= [эл/см2]; yv = [эл/см3]. (3.4.1)
О V
Чем больше эти величины, тем более совершенным считается принятый метод конструирования.
Вторым удельным показателем, определяющим меру потерь площади, объема или массы является коэффициент дезинтеграции:
S V т
CJS= ; ;
· (3.4.2)
SN VN mN
где S, V, m суммарная площадь, объем и масса рассматриваемого уровня компоновки МЭА; SN, VN, m(V площадь, объем и масса полезной (схемной) части на этом уровне компоновки.
Третьим удельным показателем конструкции МЭА является удельная мощность рассеивания:р(3.4.3)Рас-
44. Спецификой конструкций МЭА являются малые газовые зазоры между нагретой зоной и корпусом, которые не обеспечивают условий для конвекции. Поэтому тепло от нагретой зоны к корпусу передается преимущественно излучением и теплопроводностью через газовые прослойки и элементы конструкции. За счет высоких коэффициентов теплопроводности конструкционных материалов наиболее эффективен последний способ теплопередачи. Поэтому в конструкциях МЭА крайне важно обеспечить хороший тепловой контакт между элементами нагретой зоны и корпусом.
Первое направление развития конструкций МЭА решает эту задачу на уровне элементной базы, т.е. за счет значительного увеличения у[,]Ј . В остальных направлениях ставятся задачи по уменьшению величины С/у, т.е. создания наиболее компактной конструкции на основе новых способов формообразования, компоновки, монтажа, новых видов материалов, несущих конструкций и способов тсплоотвода.
Новые способы формообразования и компоновки (второе направление) характеризуются общим стремлением перехода от МЭА III поколения к МЭА IV поколения, в которой корпуса ИС исключаются из конструкций.
Третье направление конструирования гибких печатных схем и крупноформатных пленочных подложек на металлическом основании. В конструкциях гибких печатных схем вместо жесткого основания печатной платы, выполненного из гетинакса, стеклотекстолита и их заменителей, с толщиной порядка 1 ... 1,5 мм, используются полиимидные пленки, толщина которых от 0,1 до 0,28 мм. Применение гибких печатных схем повышает надежность, уменьшает время сборки устройств на сотни часов и дает выигрыш в объеме и массе в 2 ... 4 раза по сравнению с применением жестких плат.
Четвертым направлением перспективного развития конструкций МЭА может явиться широкое внедрение оптических волноводных линий монтажа взамен гальванических соединений в блоках. При этом методами интегральной технологии могут быть изготовлены оптоэлектронные устройства, объединенные на платах-подложках, пакет которых образует блок.
Пятое направление развития конструкций МЭА основано на уменьшении объема и массы теплоотводящих элементов конструкции за счет увеличения их теплопроводности и новых систем охлаждения
45. Принцип миниатюризации основывается на том, что ЭА и ЭВА относится к изделиям информационных систем, назначение которых сводится к передаче, извлечению, преобразованию и накоплению информации, что может осуществляться при очень небольших энергетических затратах, габаритах и массе (например, мозг, глаз, наследственность) [6].
Принцип миниатюризации стал основой конструирования с целью снизить массу, габариты, материалоемкость, трудозатраты, повысить технологичность, качество и надежность.
Под комплексной миниатюризацией в широком смысле понимают системный подход к применению в радиоэлектронике всех средств микроэлектроники, отображающий внедрение новых принципов создания МЭА на базе ИС сверхвысокой степени интеграции (СБИС, ССИС) и разработок математического и аппаратурного обеспечения для автоматизированных систем проектирования, конструирования, изготовления и контроля [4].
Основная задача комплексной миниатюризации электронной аппаратуры есть обеспечение ее высокой компактности, ресурсосбережения, надежности, повышенных эксплуатационных характеристик, технологичности и серийноспо- собности. Выполнение этих требований должно достигаться нивелированием (выравниванием) этих параметров и свойств на всех уровнях конструкторской иерархии устройств и блоков. Для этого необходимо решить ряд задач, главными из которых являются:
47. Под охлаждением электронной аппаратуры понимают процесс отвода и переноса тепла от элементов аппаратуры к среде, температура которой остается неизменной или поддерживается в необходимых пределах
48-2. По характеру движения теплоносителя системы охлаждения делятся на системы принудительного и естественного движения охлаждающей среды. Применение принудительного воздушного, жидкостного и испарительного охлаждения приводит к усложнению конструкции, увеличивает объем и стоимость ЭА и ЭВА. Конструкция должна отвечать следующим требованиям [1]:1.обеспечивать хорошее обтекание холодным воздухом всех элементов конструкции, особенно теплонагруженных;2.теплонагруженные элементы должны располагаться ближе к стенкам блока;3.теплочувствительные элементы должны защищаться от обтекания нагретым воздухом;4.при воздействии лучистой энергии теплочувствительные элементы должны защищаться экранами;5.все теплонагруженные элементы должны иметь хорошие тепловые контакты с несущими узлами (шасси, платы, кожухи и т. п.).
Конструкция, в которой используется принудительная воздушная вентиляция, должна отвечать следующим требованиям;1.обладать малым аэродинамическим сопротивлением протекающему воздуху;2.обеспечивать хороший доступ холодного воздуха к теплонагруженным элементам;3.предотвращать попадание нагретого воздуха на теплочувствительные элементы;4.защищать внутренний объем от пыли;5.обеспечивать резервирование принудительного воздушного потока;6.осуществлять автоматическое отключение блока при выходе из строя системы принудительной вентиляции.
Системы принудительного охлаждения делятся на общие и локальные. С помощью общих систем охлаждения охлаждают всю электронную аппаратуру или блок в целом. Локальные системы предназначены для охлаждения отдельных теплонагруженных элементов и используются для блоков с мощными лампами и транзисторами.
49. Тепловой режим характеризуется совокупностью температур всех элементов, из которых состоит ЭА или ЭВА, т.е. его температурным полем, а также напряженностью и стационарностью. Если плотность теплового потока не превышает 5 мВт/см2 (перегрев поверхности аппаратуры относительно окружающей среды не более 0,5°С), то режим считается нетеплонапряженным [8].
Стационарный тепловой режим характеризуется неизменностью температурного поля во времени вследствие наступления термодинамического баланса между источниками и поглотителями тепловой энергии. Нестационарный тепловой режим характеризуется зависимостью температурного поля от времени. Этот режим имеет место при быстром изменении подведенной к электронной
аппаратуре мощности.
Внезапные отказы электронной аппаратуры, вызванные изменением температуры, обусловлены:
1.нарушением целостности элементов конструкции вследствие различия TKJTP ее материалов (обрыв проводников, растрескивание металлостеклянных спаев; отслаивание и растрескивание подложек; появление внутренних напряжений, приводящих к нарушению паяных, сварных и клеевых соединений, растрескиванию компаундов; заклинивание кинематических пар и т.д.);
2.замерзанием влаги, приводящим к расширению микротрещин в подложках; отслаиванием печатных проводников, расслаиванием МГ1П; конденсацией влаги, создающей закорачивающие перемычки и условия для возникновения электрохимической коррозии;
3.затвердеванием или размягчением резины, что снижает качество герметизирующих прокладок и элементов амортизации; изменением вязкости смазок; выделением газообразных составляющих из диэлектрических конструкционных материалов, что ведет к снижению электрической прочности и образованию агрессивных сред; старением припоев (перекристаллизация, образование пор) и т.д.
50. Для обеспечения теплового режима аппаратуры используются системы обеспечения нормального теплового режима (СОТР), каждая из которых характеризуется особенностями структуры, интенсивностью теплоотвода, техническими показателями (массой, габаритами, потребляемой мощностью, стоимостью, надежностью и т.д.).
Особенности структуры СОТР определяются: режимом работы системы, зависящим от соотношения температуры внешней среды и температурь! электронной аппаратуры (нагревание, охлаждение, термостатирование);характером связи хладоагента с внешней средой (хладоагент внешняя среда, хладоагент изолирован от внешней среды, комбинированная система);режимом работы аппаратуры (непрерывный, периодический);способом передачи теплоты (конвекция, теплопроводность, излучение, за счет термоэлектрического эффекта; комбинированный способ);способом поглощения теплоты (за счет термоаккумулирующих свойств окружающей среды и материалов конструкции, за счет термоэлектрического эффекта).
Структура СОТР определяется областью использования с учетом условий, в которых работает система (на Земле, в атмосфере, в космосе, стационарно, на подвижном объекте и т.д.), уровнем разукрупнения аппаратуры (ИС, ячейка, блок, стойка и т.д.), видом аппаратуры (лазер, мощный прибор СВЧ. быстродействующая ЭВМ и т.д.).
При разработке СОТР необходимо учитывать: вид, параметры, особенности конструкции и режима работы электронной аппаратуры и объекта, где размещена аппаратура; параметры окружающей среды; массу, габариты и энергопотребление СОТР; удобство и стоимость эксплуатации СОТР; наличие серийных или опытных разработок теплообменных устройств, их элементов, рабочих веществ и их стоимость.
51. Общая задача охлаждения аппаратуры разделяется на две [1]: обеспечение отвода тепла от гибридно-интегральных модулей (ГИМ) и других частей низших структурных уровней на несущую конструкцию и в теплоноситель;
обеспечение массопсрсноса теплоносителя и связанной с этим теплопередачи на высших структурных уровнях аппаратуры.
Конструктивное обеспечение отвода тепла внутри ГИМ и от ГИМ при малой и повышенной теплонагружснпости, включает в себя два основных вопроса: 1) теплопроводный тракт от ИС к бесконечному радиатору: 2) воздушно- конвективное охлаждение ГИМ.
Теплопередача теплового потока от ИС, расположенных внутри ГИМ. наружу, к несущей конструкции блока осуществляется по механизму теплопроводности по неоднородной цепи теплопроводного тракта.
Понятие «бесконечный радиатор» в тепловых цепях тождественно понятию «земля» в электрических цепях. Теплоемкость такого радиатора принимается бесконечной.
Принудительное воздушное охлаждение позволяет в 10 и более раз повысить теплонагруженность по сравнению с естественным.
При использовании механизма конвекции главным требованием к конструкции Г'ИМ является большая тсплоотдающая поверхность при ограниченном аэро- или гидродинамическом сопротивлении. Здесь предпочтительны игольчатые и спиральные радиаторы.
Использование жидкости вместо воздуха в качестве теплоносителя дает три главных преимущества: возможность медленного перемещения теплоносителя благодаря высокой теплоемкости жидкости; участие в отводе тепла, кроме конвекции, механизма теплопроводности жидкост и; поглощение тепла при фазовом переходе жидкость пар.
Жидкостное охлаждение ГИМ может осуществляться в двух режимах: принудительном и естественном. Применяют дистиллированную воду двойной дистилляции, чтобы исключить образование теплоизолирующего нерастворимого осадка на стенках каналов и трубопроводов.
В естественном режиме жидкостного охлаждения может производиться охлаждение только при кратковременной работе, исчисляемой единицами часов. Примером прерывистого режима служит самолетная ЭА и ЭВА.
Естественный режим жидкостного охлаждения основан на погружении охлаждаемого ГИМ в плавящееся, сублимирующее или кипящее вещество. Переход кристаллического тела в жидкое состояние требует затраты количества теплоты, называемого теплотой плавления, что используется для охлаждения. Процесс кристаллизации, протекающий во время перерывов, сопровождается выделением такого же количества теплоты, какое поглощается при плавлении.
52. Термостатом (ТСТ) называется устройство, которое, находясь в среде с меняющейся в широком интервале температурой, обеспечивает внутри некоторого объема с помещенный в него объектом термостатирования заданную температуру (узкий интервал изменения температуры) в течение длительного времени. При этом объект термостатирования может быть пассивным (без источников тепловой энергии) и активным.
При проектировании ТСТ необходимо обеспечить: 1) заданные температуры в рабочем объеме или объекте; 2) точность термостатирования; 3) допустимую неравномерность поля температур в объекте или в объеме камеры;4)нормальную работу при изменении внешних тепловых потоков,5)допустимую мощность источников или стоков тепла; 6) необходимое время выхода на заданный режим; 7) заданные массу и объем [13].
53. Одной из наиболее эффективных испарительно-конденсационных систем являются теплоотводящие устройства называемые тепловыми трубами (рисунок 4.1.3) и работающие по принципу замкнутого испарительно- конденсационного цикла, основанного на испарении жидкости в зоне подвода теплоты, передаче теплоты с потоком пара, конденсации пара в зоне отвода теплоты и возвращении жидкости в зону подвода теплоты за счет капиллярных или гравитационных сил Г81.По назначению различают тепловые трубы для переноса теплоты, трансформации тепловых потоков, терморегулирования, термостатирования [10]. По диапазону рабочих температур тепловые грубы бывают: криогенные (0200 К), низкотемпературные (200550 К), среднетемпературные (550750 К), высоко-температурные (выше 750 К), высокотемпературные из тугоплавких материалов (выше 1300 К).
По составу теплоносителей тепловые трубы могут быть однокомпонентные, многокомпонентные, газонаполненные.
По тину рабочей жидкости различают тепловые трубы: жидкостные, с металлическим и неметаллическим рабочим телом.
По конструкции фитиля тепловые трубы могут быть бесфитильные, с простыми, составными и артериальными фитилями.
По типу фитиля различают тепловые трубы: сеточные, порошковые.
По геометрической форме тепловые трубы могут быть цилиндрические, плоские, гнутые, гибкие, коаксиальные комбинированные.
Тепловые трубы обладают высокой изотермичностью, работоспособностью в невесомости, большим сроком службы (16000 ч для труб на воде), малой массой, высоким КПД (около 90%). Недостатком тепловых труб является сложность, воспроизведения их параметров.
Термобатарея может осуществлять как охлаждение, так и нагрев (для этого необходимо изменить направление тока).
Для повышения эффективности охлаждения применяют многокаскадные батареи, что позволяет снижать температуру до 70 К. Материалами для элементов каскадов являются твердые растворы на основе теллурида висмута (Bi2Te3) с легирующими добавками.
К недостаткам термобатарей следует отнести: низкий КПД (30% для одно- каскадной батареи: 12% для двухкаскадной, 3% для трехкаскадной и 0,013% для дссятикаскадной); большую массу; небольшую механическую прочность; большую постоянную времени. Важнейшим преимуществом термобатарей является возможность получения температуры ниже температуры окружающей среды.
54. Электромагнитная совместимость аналоговых узлов обеспечивается системотехническими, схемотехническими и конструкторско-технологическими методами. К системотехническим методам относятся передача аналоговой информации в цифровой форме и кодирование се с помощью помехозащищепных кодов, к схемотехническим-увеличение помехозащищенности схем (исключение необоснованного использования элементов с завышенной рабочей частотой, применение схем на основе дифференциальных усилителей), гальваническая развязка цепей с помощью трансформаторов или оптронов, подавление помех с помощью режекторпых фильтров, использование амплитудного и временного сгробирования, искрогасящих цепей у разрывных контактов, прецизионных элементов и т.д.
Электрически короткой называют линию связи, в которой время распространения сигнала много меньше длительности фронта передаваемого импульса, а при непрерывном сигнале не превышает 0,1 полуволны. Сигнал, отраженный от несогласованной нагрузки, в такой линии достигает источника раньше, чем успеет существенно исказиться полезный сигнал. Электрические свойства такой линии передачи оцениваются сосредоточенными характеристиками: сопротивлением, индуктивностью и емкостью (рисунок 4.2.1, 4.2.2) ГЦ.
Электрически длинная линия связи характеризуется временем распространения сигнала, большим, чем длительность фронта передаваемого импульса, а для непрерывного сигнала временем задержки, большим, чем 0,1 полупериода. В такой линии отраженный сигнал приходит к ее началу после окончания фронта импульса и искажает его форму. При расчетах такие линии следует рассматривать как линии с распределенными параметрами.
В электрически длинных линиях необходимо обеспечить равенство входного сопротивления приемника и выходного сопротивления генератора волновому сопротивлению линии.
55. Уменьшение помех в электрических соединениях цифровых узлов электронной аппаратуры достигается схемотехническими, конструкторскими и технологическими методами.
К схемотехническим методам относятся: 1) использование элементной базы с максимальной помехоустойчивостью; 2) применение LC-фильтров в цепях питания; 3) компенсация помех (например, использование скрученных пар проводов); 4) применение амплитудного и временного стробирования и т.д.
К конструкторским методам относятся: 1) уменьшение числа конструктор- ско-технологических типов линий связи в одной цепи; 2) ослабление паразитной связи путем разнесения источников и приемников помех либо ортогонального расположения проводников в соседних слоях печатной платы, уменьшения длины взаимодействующих участков линий, использования материалов с малой диэлектрической проницаемостью; 3) увеличение числа точек заземления и се- нения шин питания: 4) частичное экранирование печатных плат или введение межобмоточных экранов в трансформаторы; 5) уменьшение размеров контактных соединений, например путем замены разъемных соединений на неразъемные, в частности элаетомерные.
К технологическим методам относятся: 1) увеличение однородности линий одного технологического исполнения (печатный проводник, коаксиальный кабель и т.д.); 2) уменьшение разброса параметров элементов схемы благодаря изготовлению их в едином технологическом цикле; 3) освоение производства изделий с улучшенными свойствами (кабельных изделий с экраном, эластомер- ных контактов).
56. Экранирование заключается в локализации электромагнитной энергии в определенном пространстве. Поглощая и отражая поток электромагнитной энергии экран отводит его от защищаемой области. Эффективностью экранирования (Э) называют отношение напряжений, токов, напряженностсй электрического и магнитного полей в экранируемой области при отсутствии и при наличии экрана: 3=U/U'=I/I'=E/E'H/H'. В технике проводной связи эту величину принято оценивать в неперах: В=1пЭ=0,1 \5А. В радиотехнике эффективность экранирования (экранное затухание) оценивают в децибелах: A=201g3=$,7B.
В ближней зоне (на низких частотах) используется экранирование электрической или магнитной составляющей поля, в дальней зоне (на высоких частотах) электромагнитного поля.
В области низких частот при экранировании магнитных полей следует использовать экран из магнитных материалов. На очень низких частотах и в постоянном магнитном поле эффективность экранирования будет определяться явлением стягивания магнитного поля в среду с большей магнитной проницаемостью (экран) эффективно будет работать экран только из магнитного материала.
57. Защита аппаратуры от механических воздействий осуществляется следующими группами методов: 1) уменьшается интенсивность источников механических воздействий (путем их балансировки, уменьшения зазоров, виброизоляции самого источника механических воздействий); 2) уменьшается величина передаваемых на аппаратуру воздействий (путем его виброизоляции, демпфирования, устранения резонансов, активной виброзащиты с помощью эксцентриков, маятников, гироскопов); 3) используются наиболее прочные и жесткие компоненты и узлы [8].
Вибропрочностью называют способность конструкции противостоять разрушающему воздействию вибрации в заданном диапазоне частот и ускорений (не должно происходить силовых и усталостных разрушений). Виброустойчиво- стыо называют способность конструкции электронной аппаратуры выполнять свои функции при вибрации в заданных диапазонах частот и ускорений (не должно происходить изменения параметров аппаратуры: чувствительности, мощности излучения, паразитной модуляции, перемежающихся отказов и т.д.). Первая характеристика связана с транспортной вибрацией (аппаратура выключена), вторая с эксплуатационной (аппаратура включена). Под прочностью понимают способность конструкции выдерживать нагрузки без остаточной деформации и разрушения.
58. Виброизоляция осуществляется путем установки между аппаратурой и основанием упругих опор, образующих вместе с конструкцией электронной аппаратуры сложную колебательную систему, которая обладает свойствами демпфирования и часто тной селекции механических колебаний (рисунок 4.3 .1) [6]. Демпфирование заключается в поглощении механических колебаний за счет трения в материале конструкции упругой опоры (резине, поролоне, вибропог- лощающем покрытии), сочленениях амортизатора (сухом демпфере), перетекающем через дроссель материале (воздухе, вязкой жидкости). Частотная селекция механических колебаний заключается в том, что система виброизоляции в зарезонанспой области является фильтром нижних частот, а при совпадении собственной частоты системы и частоты внешних воздействий переходит в резонансный режим.
Виброизолированный обьект может иметь шесть степеней свободы относительно трех осей координат (три для линейных перемещений и три для угловых). Восстанавливающие силы возникают при отклонениях системы виброизоляции от положения равновесия и стремятся вернуть ее в это положение. Количественным показателем, характеризующим восстанавливающие свойства амортизатора, является статический коэффициент жесткости, устанавливающий связь между восстанавливающей силой и деформацией амортизатора. Демпфирующие силы зависят от знака, знака и скорости или знака и амплитуды колебаний. Эти силы всегда направлены противоположно направлению скорости или перемещения, что способствует гашению колебаний за счет поглощения энергии. Инерционные силы обусловлены массой колеблющейся системы и ее ускорением
Амортизаторы можно разделить на две группы: метаплорезиновые (типа АП, АКСС-М, АКСС-И, АО и др.) и металлопружинные (типа АПН, ДК, AT и др.). Первая группа амортизаторов отличается компактностью, малой стоимостью и высокими шумоизоляционными свойствами, однако они сильно зависят от температуры среды и быстро стареют. Амортизаторы второй группы долговечны и мало зависят от температуры, но слабо изолируют в области звуковых частот.
60. При воздействии влаги, в металлах происходит разрушение исходной структуры материала за счет коррозии, в изоляционных материалах за счет влаго- поглощения [8].
Увлажнение органических материалов сопровождается следующими явлениями: увеличением диэлектрической проницаемости (Й) и потерь (tgТермодинамической причиной коррозии является переход корродирующего металла из менее стабильного состояния в более стабильное первоначальное состояние, из которого он был получен (в виде окислов, сульфидов, карбонатов и т.п.). На скорость коррозии влияют: концентрационная поляризация, перенапряжение и пассивность металлов
Различают два вида воздействия радиации: фотолитическое и фотоокислительное. Фотолитическое характеризуется избирательным поглощением солнечных лучей в полосах поглощения. Воздействие фотонов приводит к отрыву фотоэлектронов и разрыву молекулярных связей. Следствием этого является изменение цвета ряда полимерных материалов, хрупкость и потеря прочности, нарушение лакокрасочных покрытий.
Фотоокислительное воздействие разрыв химических связей при одновременном воздействии излучения, воздействие кислорода, воздуха и влаги. Результат усиленная коррозия.
Герметизация обеспечение практической непроницаемости корпуса электронной аппаратуры для жидкостей и газов с целью защиты ее элементов и компонентов от влаги, плесневых грибков, пыли, песка, грязи и механических повреждений [13].
Различают индивидуальную, общую, частичную и полную герметизацию.
Индивидуальная герметизация допускает замену компонентов аппаратуры при выходе их из строя и ремонт изделия. При общей герметизации замена компонентов и ремонт возможны только при демонтаже гермокорпуса.
Для частичной герметизации применяют пропитку, обволакивание и заливку лаками, пластмассами или компаундами на органической основе.
Полная защита аппаратуры от проникновения воды, водяных паров и газов достигается при использовании металлов, стекла и керамики. Аппаратуру располагают в разъемном герметичном корпусе, который заполняют сухим воздухом либо инертным газом при атмосферном или повышенном давлении, после чего корпус запаивается. Недостатки разъемного герметичного корпуса: повышенные требования к механической прочности; трудность выполнения и контроля надежного разъемного гермосоединения. Преимущество относительно легкий доступ к компонентам аппаратуры. При размещении аппаратуры в неразъемном (паяном или сварном) корпусе затрудняется доступ к компонентам при облегчении конструкции гермокорпуса изделия.
61. Герметизация обеспечение практической непроницаемости корпуса электронной аппаратуры для жидкостей и газов с целью защиты ее элементов и компонентов от влаги, плесневых грибков, пыли, песка, грязи и механических повреждений [13].
Разъемная герметизация применяется для защиты блоков аппаратуры, требующих замены компонентов при ремонте, регулировке или настройке. В качестве материала прокладок, наряду с мягким металлом, часто используется эластичный упругий материал, преимущественно резина (рисунок 4.4.4). Металлические уплотнительные прокладки изготавливают из алюминия, меди, индия, свинца, реже из никеля, серебра, железа. При многократном повторении процесса нагрева-охлаждения герметизация этого вида уплотнения нарушается из-за усадки в виде наклепа Г8
Для защиты от коррозии несущих корпусных конструкционных узлов из металлов и сплавов широко применяют монолитные пленочные металлические покрытия, нанесенные горячим способом, гальванически, путем диффузии. Толщина таких покрытий единицы десятки микрометров.
Различают два вида покрытий: катодные и анодные [6]. Если электродный потенциал металла покрытий более положительный, чем электродный потенциал основного металла, то покрытие называется катодным, если он более отрицательный, то покрытие называется анодным. Катодные покрытия защищают основной металл механически, изолируя его от внешней среды. Анодные покрытия защищают его не только механически, но и электрохимически. Продукты разрушения заполняют поры, и процесс разрушения замедляется.Лакокрасочные покрытия делятся на пять групп, предназначенных для эксплуатации: 1) в умеренном климате; 2) в холодном; 3) в тропическом сухом и влажном; 4) в морском умеренном: 5) тропическом.
Лакокрасочные покрытия представляют собой пленкообразующие органические вещества, наносимые в один или несколько слоев на защищаемую поверхность, такие покрытия химически более инертны, чем металлические, а потому обладают лучшими антикоррозионными свойствами, но меньшей механической прочностью [1 ].
63. Причины низкой надежности электронной аппаратуры являются следствием конструкторских, технолог ических и эксплуатационных ошибок [20].
К конструкторским ошибкам относят: неоптимальный выбор принципиальной электрической схемы изделия: комплектующих элементов; исходных материалов; электрические, тепловые, электромагнитные и прочие режимы работы элементов и аппаратуры в целом; неудачную компоновку; неэффективность выбора средств защиты электронной аппаратуры, а также просчеты технического порядка.К технологическим ошибкам относя т: использование неудовлетворительных по качеству комплектующих изделий и материалов; несовершенство выбранных технологических процессов и несоблюдение их точного выполнения; недостаточную организацию и неэффективность контроля качества; несовершенство технологического оборудования: недостаточный уровень автоматизации производственных процессов; нарушение санитарно-гигиенических норм производства и т. п.К эксплуатационным ошибкам относят: использование электронной аппаратуры в несоответствующих техническим условиям режимах эксплуатации; электрических и механических перегрузок; в условиях воздействия повышенных (пониженных) температур; атмосферного давления, вибраций, ускорений, радиации, влажности, агрессивных сред, акустических колебаний и др.
64. Ремонт это комплекс операций по восстановлению работоспособности и восстановлению ресурса изделия. В ремонт могут входить: разборка, дефектов- ка, контроль технического состояния, сборка и т.п. [6].При текущем ремонте устраняются возникающие неисправности и отказы. Капитальный ремонт выполняется для восстановления исправности изделия и близкого к полному восстановлению ресурса с заменой любых его частей. Средний ремонт предназначен для восстановления исправности и частично восстановления ресурса, с заменой частей по ограниченной номенклатуре. При ремонтах капитальном и среднем применение по назначению прерывается. Существуют следующие методы ремонта: агрегатный заменяются неисправные сборочные единицы, обладающие взаимозаменяемостью, независимой сборкой и самостоятельным выполнением определенных функций; детальный метод производится в специализированных ремонтных организациях, при котором заменяются вышедшие из строя элементы и детали. Существуют методы ремонта эксплуатирующей организацией, специализированной организацией и предприятием-изготовителем. Технологичность конструкции при ТО и Р включает контролепригодность, доступность, легкосъемность, взаимозаменяемость, эргономические требования и безопасность.
Контролепригодность предполагает наличие средств встроенного контроля, достаточное число точек контроля для внешней контрольной аппаратуры, продуманную последовательность действий при контроле.
Доступность предусматривает: свободный доступ к местам ТО и Р с учетом использования стандартного инструмента и требований эргономики; рациональную компоновку электронной аппаратуры, обеспечивающую создание рабочих зон для ТО и Р без демонтажа других изделий; обеспечение ТО и Р отдельных составных частей без демонтажа других; рациональное размещение и конфигурацию соединителей для внешних диагностических средств.
Легкосъемностъ изделий предусматривает: рациональное расчленение составных частей, в том числе применение модульного принципа разукрупнения; применение способов крепления и соединений составных частей, обеспечивающих минимальные затраты времени; использование многоштырьковых соединителей; отсутствие развинчивающихся контактных соединений; исключение больших усилий и ударов, сложной технической оснастки; установку на крышках и люках замков, не требующих специального инструмента; наличие у изделий и сборочных единиц, имеющих значительную массу, приспособлений для захватов.
Взаимозаменяемость составных частей предполагает: максимальное применение составных частей с одинаковыми геометрическими и присоединительными размерами; исключение подгонок при сборке; обеспечение работы съемных модулей без подгонок после замены.
Осуществляя ТО и Р, оператор воспринимает и обрабатывает априорную и апостериорную информацию [6].
Априорная информация это знания и сведения о схемах, конструкциях, контролируемых параметрах и их значениях, процедуре и параметрах, используемых при диагностике отказов, размещении устройств, блоков и элементов, доступе к ним при регулировке и замене и т.п. для конкретной марки электронной аппаратуры.
Апостериорная информация воспринимается в процессе работы и должна подвергаться обработке в реальном масштабе времени, в основном с целью принятия решений и осуществления действий, как при контроле работоспособности, так и при диагностике (поиске) отказов.
Резервированию могут подвергаться: комплексы аппаратуры, отдельные устройства, а также отдельные блоки и даже элементы. Резервирование элементов трудно реализуемо, так как при этом требуются дополнительные устройства обнаружения отказавшего элемента или ячейки, большое число специальных переключателей на резерв, что трудно выполнимо в реальной конструкции.
65. Производственным процессом называется совокупность всех действий людей, орудий и естественных процессов, в результате которых поступающие на предприятия материалы и полуфабрикаты превращаются в готовую продукцию 115].
Технологический процесс часть производственного процесса, содержащая действия по непосредственному изменению и последующему контролю состояния предмета производства. Различают технологические процессы изготовления деталей, сборки, настройки, регулировки, контроля и сдачи изделия. Основу технологического процесса изготовления деталей составляют действия по изменению размеров и формы заготовки, а также действия направленного формирования радиотехнических, химических, механических и других свойств исходного материала заготовки.
Единичный ТП это TII, относящийся к изготовлению изделия одного наименования, типоразмера и исполнения.
Унифицированные 111 (групповые и типовые) разрабатываются для групп изделий, имеющих признаки общности. Разработке ТП предшествует классификация изделия с последующим группированием. Унифицированные ТП разрабатываются на основе анализа мпожеетва реализованных ТГ1 изготовления изделия, включаемых в группу, с целью устранения многообразия обоснованным сведением к ограниченному числу рациональных ТП.
Групповые ТП различают двух подвидов: дифференциально-групповые и интегрально-групповые ТП. Дифференциально-групповой ТП разрабатывается для изготовления различных деталей, объединенных на время обработки в группу по общему технологическому признаку общности (формируемым параметрам, используемым методам, режимам и общей оснастке для изготовления) и реализуется в конкретных условиях конкретного предприятия преимущественно серийного производства.
Для изготовления функциональных элементов микроэлектронной аппаратуры используют интегрально-групповые ТП, при реализации которых берут общую заготовку для большого числа одинаковых элементов (изделий), проходящих операции одновременной обработки в неразделенном состоянии вплоть до помещения в корпус [15].
Типовой ТП характеризуется единством содержания и последовательности большинства технологических операций и переходов для группы изделий с общими конструктивными признаками. Типовой ТП разрабатывается как образец, принципиальный технологический процесс, на базе которого составляют единичные ТП изготовления конкретных деталей.
Рабочий ТП выполняют по рабочей технологической и конструкторской документации.
Перспективный ТП соответствует современным достижениям науки и техники, методы и средства которого еще предстоит освоить на предприятии.
Маршрутный ТП выполняют по документации, в которой последовательность и содержание операций излагается без указания переходов и режимов обработки.
Операционный ТП производят по документации, в которой описание содержания операций включает указание переходов и режимов обработки.
Маршрутно-операционный ТП выполняют по документации, в которой содержание отдельных операций излагается без указания переходов и режимов обработки.
При разработке ТП используются три вида исходной информации: базовая, содержащаяся в конструкторской документации на деталь и годовая программа выпуска деталей; руководящая, к которой относятся данные, в стандартах ЕСТПП и технологических инструкциях предприятия; справочная, находящаяся в справочниках, каталогах, описаниях действующих унифицированных ТП.
При формировании операций возможны два направления: концентрация (укрупнение), т.е. соединение нескольких простых операций в одну сложную, и дифференциация, т.е. расчленение операций на несколько простых
66. Тип производства характеризуется специализацией рабочих мест или загруженностью рабочих мест одной и той же работой. Различают три основных типа производства: массовое, серийное и единичное
Концентрация операций используется в единичном и мелкосерийном производстве па базе роботизированного универсального оборудования с ЧПУ, а в условиях массового производства на базе автоматизированного специального оборудования.
Дифференциация операций преимущественно используется в крупносерийном и массовом производстве. Достоинством дифференциации операций является возможность использования упрощенной конструкции оборудования, а недостатком трудность переналадки оборудования.
67. Разработку типовых технологических процессов проводят по следующим этапам [14].
1.Классификация объектов производства. На этом этапе создаются группы об'ьектов производства, обладающих общностью конструктивно- технологических характеристик, и выбираются типовые представители групп объектов производства.
2.Количественная оценка групп объектов производства. Определяют тип производства для каждого типового представителя групп изделий (единичное, серийное или массовое).
3.Анализ конструкций типовых представителей объектов производства, программ выпуска и типа производства Разрабатывают основные маршруты изготовления типовых конструкций, включая заготовительные процессы.
4.Выбор заготовки и методов ее изготовления. Определяют вид исходной заготовки и метод ее изготовления» производят технико-экономическую оценку выбора заготовки.
5.Выбор технологических баз. Определяют технологические базы для каждого типового представителя.
6.Выбор вида обработки (литье, обработка давлением, механическая обработка резанием и др.). Оценивают точностные характеристики метода и качество поверхности изделия: выбирают метод обработки.
7.Составление технологического маршрута обработки. Устанавливают последовательность операций и определяют группы оборудования по операциям.
8.Разработка технологических операций На этом этапе решают следующие задачи:
производят рациональное построение технологических операций;
выбирают структуры операций:
устанавливают рациональную последовательность переходов в операции;
выбирают оборудование, обеспечивающее оптимальную производительность при условии обеспечения требуемого качества;
рассчитывают загрузку технологического оборудования;
выбирают конструкции технологической оснастки;
устанавливают принадлежность выбранной конструкции к стандартным системам оснастки;
определяют исходные данные, необходимые для расчетов, и рассчитывают
припуски на обработку и межоперационные припуски;
устанавливают исходные данные, необходимые для расчетов оптимальных режимов обработки, и рассчитывают эти режимы;
устанавливают исходные данные, необходимые для расчетов норм времени, и рассчитывают эти нормы;
определяют разряд работ и обосновываю!" профессии исполнителей для выполнения операций в зависимости от сложности этих работ.
9.Расчет точности, производительности и экономической эффективности вариантов типовых технологических процессов. Выбирают оптимальный вариант типового технологического процесса.
10.Оформление документации на типовые технологические процессы. Документацию оформляют в соответствии с ЕСТД.
68. Предусматривается использование следующих технологических документов [19].
Маршрутная карта предназначена для описания технологического процесса изготовления и контроля изделий по всем операциям в технологической последовательности с указанием данных по оборудованию, оснастке, материальным, трудовым затратам и другим параметрам.
Операционная карта содержи! описание операций технологического процесса изготовления изделий с расчленением операций по переходам и с указанием режимов работы, расчетных норм времени на выполнение операции.
Карта эскизов и схем предназначена для графической иллюстрации технологического процесса изготовления изделия или отдельных его элементов и содержит эскизы и схемы, дополняющие или поясняющие содержание операций.
Спецификация технологических документов представляет собой перечень всех технологических документов, выпущенных на изделие и его составные части.
Технологическая инструкция содержит описание специфических приемов работ и описание методики контроля технологического процесса, правил пользования оборудованием и приборами, а также описание физико-химических явлений происходящих при отдельных операциях ТП.
Материальная ведомость предназначена для подготовки производства и является подетальной и сводной ведомостью норм расхода материала.
Ведомость оснастки содержит перечень специальных и стандартных приспособлений и инструментов, необходимых для оснащения ТП. Она составляется на основании карт ТП.
69. Производственная технологичность характеризуется тремя составляющими; трудоемкостью, материалоемкостью, себестоимостью. Каждый из этих показателей может быть общим, сравнительным или относительным [1].
Общая трудоемкость конструкции изделия определяется количеством времени на ее производство (одно изделие), и выражается в пормо-часах.
Сравнительная трудоемкость есть отношение общей трудоемкости к базовой. Относительная трудоемкость характеризует долю трудоемкости данного вида работ в общей трудоемкости. Материалоемкость относится к изготовлению деталей, а себестоимость к изделию в целом. Эксплуатационная технологичность характеризуется пятью параметрами электронной аппаратуры: доступностью, контролепригодностью, взаимозаменяемостью. обеспеченностью ЗИП, лсгкосъемностыо с объекта. Доступность есть свойство конструкции обеспечивать простоту и удобство подготовки к техническому обслуживанию, ремонту и возвращению в исходное положение входящих частей по окончании работ. Контролепригодность есть свойство конструкции, позволяющее осуществлять контроль над режимом работы всех частей, требующих такого контроля, наиболее прост о, быстро и удобно.
Взаимозаменяемость свойство конструкции не нуждаться или нуждаться минимально в пригоночных и регулировочных работах при замене входящих в нее частей.Обеспеченность комплектом ЗИП есть степень предусмотренности в одиночном комплекте ЗИП исчерпывающего числа деталей и узлов, необходимых для текущего ремонта агрегатным способом, т. е. заменой отдельных частей. Легкосъемность с объекта свойство конструкции электронной аппаратуры в целом, обеспечивающее минимум трудоемкости демоптажно-монтажных работ при снятии аппаратуры с объекта или при установке на объект
71. С позиций системного подхода ТП это сложная динамическая система, в которой в единый комплекс объединены оборудование, средства контроля и управления, вспомогательные и транспортные устройства, обрабатывающий инструмент или среды, объекты производства и люди, осуществляющие процесс и управляющие им. Указанную систему называют технологической системой [16]. ТС характеризуется следующими признаками: возможностью разбиения системы на множество подсистем; наличие разветвленной информационной сети сложных информационных связей между элементами и подсистемами; наличием взаимодействия системы с внешней средой; функционированием в условиях воздействия случайных факторов; наличием иерархической структуры.
Показателями качества функционирования ТС являются: эффективность (способность к выполнению поставленной перед ней целью); надежность (способность к функционированию при отказе отдельных ее элементов); помехозащищенность (способность слабо реагировать на нежелательные внешние случайные воздействия); устойчивость (способность сохранять требуемые свойства в условиях воздействия различных возмущений). Технологические системы обладают следующими свойствами: во-первых, возможность изменять структуру системы и ее элементов, вводить дополнительный контроль, разбивать операции на ряд переходов, ужесточать требования к отдельным операциям, изменять режимы работы, что отражается на надежности ТП;
во-вторых, ТС могут обладать свойством саморегулирования (адаптацией) и при изменении условий, в которых протекает ТП, автоматически или за счет целенаправленных действий изменять свои параметры, обеспечивая требуемый уровень показателя функционирования.
72. ТС могут обладать свойством саморегулирования (адаптацией) и при изменении условий, в которых протекает ТП, автоматически или за счет целенаправленных действий изменять свои параметры, обеспечивая требуемый уровень показателя функционирования.
Элемент ТС обладает следующими особенностями [16]:
1) он выделяется в зависимости от поставленной задачи, может быть достаточно сложным и состоять из отдельных деталей и сборочных единиц; 2) при исследовании надежное™ системы элемент не расчленяется на составные части, и показатели безотказности и долговечности относятся к элементу в целом; 3) возможно восстановление работоспособности элемента независимо от других частей и элементов системы.
С позиции надежности могут быть следующие структуры сложных систем: 1) расчлененные, у которых надежность отдельных элементов может быть заранее определена, так как отказ элемента можно рассматривать как независимое событие; 2) связанные, у которых отказ элементов является зависимым событием, связанным с изменением выходных параметров всей системы; 3) комбинированные, состоящие из подсистем со связанной структурой и с независимым формированием показателей надежности для каждой из подсистем.
73. Все производственные погрешности делят на систематические постоянные, систематические закономерно изменяющиеся и случайные [15].
Систематические постоянные погрешности не изменяются при обработке одной или нескольких партий заготовок на одном и том же оборудовании. Они возникают иод влиянием постоянно действующего фактора. Систематические постоянные погрешности могут быть выявлены пробными измерениями нескольких обработанных деталей. Эти погрешности сводятся к минимуму соответствующими технологическими мероприятиями: настройкой оборудования: регулировкой оснастки.
Систематические закономерно изменяющиеся погрешности могут влиять на точность обработки непрерывно или периодически. Примером непрерывно влияющей погрешности может служить погрешность, вызываемая размерным износом режущего инструмента. Примером периодически действующей погрешности может служить погрешность, возникающая в результате тепловой деформации станка.
Случайные погрешности возникают в результате действия большого количества не связанных между собой факторов.
Точность производства это мера соответствия объекта (изделия, процесса) установленному образцу. Ее назначением является поддержание на заранее известном уровне или в заданном диапазоне значений каких-либо параметров. В качестве последних могут быть: геометрические, электрические, механические, химические, тепловые, оптические, т.е. любые физические параметры, характеризующие тот или иной объект, например размеры, формы, токи, напряжения, мощности, деформации, концентрации, температуры, давления, освещенности и др. Точность задается допуском, т.е. предельно допустимым отклонением от номинального значения парамет ра
Технологический процесс считают устойчивым, если изменения его параметров близки к центру их поля допуска (рисунок 6.2.2, а).
Рисунок 6.2.2 Примеры устойчивых (а) и неустойчивых (б) технологических процессов Смещение кривых распределения параметра относительно центра поля его допуска характеризует меру неустойчивости технологических процессов (рисунок 6.2.2, б).
Под точностью понимается свойство ТП обеспечивать соответствие поля рассеивания значений показателя качества изготовления продукции заданному полю допуска и его расположению; под стабильностью свойство ТП сохранять показатели качества изготовляемой продукции в заданных пределах в течение некоторого времени. Точность характеризует ТП в некоторый фиксированный момент времени в статике.
Обеспечить точность значит изготовить изделие в пределах заданных допусков. Допуск это разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или абсолютная величина алгебраической разности между верхним и нижним отклонениями [9].
Различают функциональную и технологическую точность.
Функциональная точность это требуемая точность выходных параметров аппаратуры, обеспечивающая ее нормальное функционирование согласно техническим условиям. Она задается допуском
Технологическая точность выходных параметров это реально существующая точность выходных параметров изделий в процессе их изготовления при выбранном варианте технологии, характеризующаяся вариацией параметров, благодаря чему она поддается управлению.
75. Серийноспособность можно определить как свойство аппаратуры, обусловленное схемой и конструкцией и характеризующее ее соответствие закономерностям серийного производства [2].
При обеспечении серийноспособности аппаратуры необходимо решить следующие основные задачи:
1.Разбивка общей схемы аппаратуры на модули и оптимизация модулей по основным параметрам.
2.Разработка технологических основ конструирования радиоэлектронной аппаратуры и ее составных элементов модулей. Под технологическими основами конструирования понимают методы конструирования всех конструктивных элементов аппаратуры, отвечающих требованиям производства с точки зрения осуществления заданных точности, производительности, экономичности и т.п.
3.Анализ и расчет электрической и механической взаимозаменяемости модулей аппаратуры. Взаимозаменяемость модулей позволяет сократить доделки, регулировки на этапе производства и тем самым повышает технико- экономические показатели.
4.Анализ и расчет технологической точности выходных параметров модулей, субблоков и блоков. Это позволяет судить о воспроизводимости схемы в условиях производства, управлять точностью, делать проектные точностные расчеты еще до запуска в серию, а также решать вопросы назначения электрических допусков.
5.Анализ и расчет электрических допусков на параметры модулей и блоков радиоэлектронной аппаратуры.
6.Анализ и расчет надежности технологического процесса изготовления аппаратуры. На надежность аппаратуры влияют совершенство технологических процессов, правильный выбор и соблюдение технологического режима, точность оборудования, измерительных средств, методов контроля и т.д.
7.Экономическое обоснование выбранного варианта технологического процесса.
76. Печатные платы это элементы конструкции, которые состоят из плоских проводников в виде участков металлизированного покрытия, размещенных на диэлектрическом основании и обеспечивающих соединение элементов электрической цепи. ПГ1 разделяются на одно-, двусторонние и многослойные, гибкие и проводные Односторонние печатные платы (ОПП) выполняются на слоистом прессованном или рельефном литом основании без металлизации или с металлизацией монтажных отверстий.
Двусторонние печатные платы (ДПП) выполняются на диэлектрическом или металлическом основании и имеют проводящий рисунок на обеих сторонах основания. Электрическая связь слоев осуществляется с помощью металлизации отверстий. Расположение элементов на металлическом основании позволяет решить проблему теплоотвода Многослойные печатные платы (МПГ1) сосгоят из чередующихся слоев изоляционного материала и проводящего рисунка, соединенных клеевыми прокладками в монолитную структуру путем прессования. Электрическая связь между проводящими слоями выполняется специальными объемными деталями, печатными элементами или химико-гальванической металлизацией.
Гибкие печатные платы (ГПГ1) оформлены конструктивно как ОПП или ДПП, но выполняются на эластичном основании толщиной 0,1 ...0,5 мм. Они применяются в тех случаях, когда плата после изготовления подвергается вибрациям, многократным изгибам. Разновидностью ГГШ являются гибкие печатные кабели (ГПК), которые состоят из одного или нескольких непроводящих слоев с печатными проводниками. Толщина Г ПК колеблется от 0,06 до 0,3 мм.
Проводные печатные платы представляют собой диэлектрическое основание, на котором либо выполняются печатный монтаж или его отдельные элементы, при этом электрические соединения проводят изолированными проводами диаметром 0,1 ... 0,2 мм. либо печатный монтаж отсутствует. Для ПП установлены пять классов плотности монтажа: первый, с минимальной шириной проводников и расстоянии между ними 0,75 мм; второй, для которого эти параметры равны 0,45 мм; третий 0.25 мм; четвертый 0,15 мм и пятый 0,10 мм.
В настоящее время применяют несколько методов изготовления ПП: субтрактивные, при которых проводящий рисунок образуется за счет удаления проводящего слоя: аддитивные, при которых проводящий рисунок получают нанесением проводящего слоя заданной конфигурации на основание плат; полуаддитивные, при которых проводящий рисунок получают нанесением проводящего слоя на основание с предварительно нанесенным тонким проводящим покрытием, впоследствии удаляемым с пробельных мест (рисунок 6.3.2) [16].
Субтрактивные методы делятся на химические и комбинированные. Аддитивные на химические и химико-гальванические. При химическом процессе на каталитически активных участках поверхности происходит химическое восстановление ионов металла. При химико-гальваническом методе, химическим способом выращивают тонкий (1 ... 5 мкм) слой по всей поверхности платы, а затем его усиливают избирательно электролитическим осаждением.
78. специальных светочувствительных материалов фоторезистов, которые разделяются на негативные и позитивные [16]. Негативные фоторезисты образуют при воздействии света защитные маски вследствие реакции фотопо-лимеризации, при этом облученные участки остаются на плате, а необлученные удаляются при проявлении. В позитивных фоторезистах под действием света происходит фотодеструкция органических молекул, вследствие чего облученные участки удаляются при проявлении. Фоторезисты могут быть жидкими и сухими (пленочными).
Наносят жидкие фоторезисты окунанием, центрифугированием, накаткой валками, разбрызгиванием. Сухие пленочные фоторезисты (СПФ) представляют собой структуру, состоящую из светочувствительного слоя, который помещается между защитной полиэтиленовой и светопроницаемой лавсановой пленками. Фоторезисты наносят на платы валковым методом при нагреве до 105 ... 120°С и прикатывают к поверхности заготовки для удаления воздушных включений.
Сенсибилизация это процесс создания на поверхности диэлектрика пленки ионов двухвалент ного олова, которые впоследствии обеспечат восстановление ионов активатора металлизации.Активирование заключается в том, что на поверхности, сенсибилизированной двухвалентным оловом, происходит реакция восстановления ионов каталитического металла
79. МПП состоят из чередующихся слоев изоляционного материала и проводящего рисунка. Между проводящими слоями могут быть или отсутствовать меж- слойные соединения. МГ1П бывают : без межслойных соединений (с выступающими выводами, с открытыми контактными площадками); с межслойными соединениями объемными деталями (штифтами, заклепками или объемными перемычками); с межслойными соединениями химико-гальванической металлизацией (с послойным наращиванием, с металлизацией отверстий и попарным прессованием слоев, с металлизацией сквозных отверстий, с металлизацией сквозных отверстий и внутрислойных переходов) [8, 18].
МПП с выступающими выводами (рисунок 6.3.9) представляют собой многослойную структуру из слоев изоляционного материала (до 10 слоев) с проводящим рисунком, соединенных между собой склеивающими диэлектрическими прокладками. Плата имеет сквозные перфорированные окна, в которые из внутренних слоев выходят выводы в виде полосок фольги. Выступающие в окна выводы отгибаются и закрепляются на внешних слоях платы. Процесс производства таких плат плохо поддается механизации и автоматизации.
МПП с открытыми контактными площадками (рисунок 6.3.10) [8] содержат до шести слоев, проводники которых выполнены на диэлектрическом основании. Лицевая поверхность платы имеет глухие окна, открывающие доступ к контактным площадкам внутренних слоев, к которым подпаивают планарные выводы ИМС. Процесс сборки на таких платах не поддается механизации и автоматизации.
МПП с межслойными соединениями объемными деталями имеют четыре- шесть слоев проводящего рисунка соединенного послойно в зоне контактных площадок с помощью штифтов, пустотелых заклепок или других подобных деталей, предварительно покрытых легкоплавкими сплавами. Эти детали нагреваются после запрессовки, покрытие оплавляется и соединяет слои МПП. Изготовление таких плат трудоемко, процесс изготовления плохо поддается автоматизации, надежность межсоединений не всегда обеспечивается.

80. Технология сборки элект ронной аппаратуры Сборка представляет собой совокупность технологических операций механического соединения деталей и ЭРЭ в изделии или его части, выполняемых в определенной последовательности для обеспечения заданного их расположения и взаимодействия (рисунок 6.4.1) [16].
Монтажом называется ТП электрического соединения ЭРЭ изделия в соответствии с принципиальной электрической или электромонтажной схемой. Монтаж производится с помощью печатных, проводных или тканых плат, одиночных проводников, жгутов и кабелей. Основу монтажно-сборочных работ составляют процессы формирования электрических и механических соединений.состоит в том. чтобы, не изменяя схемы и конструкции, получить заданные параметры. Ее осуществляют при помощи целенаправленного изменения параметров регулировочных элементов, а также методом подбора специальных, предусмотренных схемой элементов.
При регулировке аппаратуры используют два метода: по измерительным приборам (инструментальная регулировка) и путем сравнения настраиваемого прибора с образцом (метод электрического копирования).
При регулировке по измерительным приборам, на вход регулируемого прибора подается определенное значение требуемого параметра. С помощью регулировочных элементов добиваются того, чтобы на выходе прибора получить необходимое значение выходного параметра.
При регулировке методом электрического копирования производится сравнение эффекта воздействия источника возбуждающего напряжения определенной частоты как на регулируемый объект, так и на объект, принятый за образец.
Далее надо схему и методу на странице 71
82. Для нанесения флюса используют несколько методов, наиболее распространенными являются флюсование разбрызгиванием и пенное флюсование.
Существует несколько методов разбрызгивания флюса, наиболее широко используется разбрызгивание с помощью сетчатого барабана, вращающегося в жидком флюсе [7].Пенное флюсование пена образуется с помощью аэратора, помещенного в жидкий флюс. Пену направляют на поверхность платы при помощи специального сопла.Особенностью метода ТМП является применение вместо припоя паяльных паст, состоящих из порошка припоя, флюса и органических добавок, придающих пасте необходимые технологические свойства (вязкость, адгезию и т. п.).
Применяют нанесение паст с помощью различных видов дозаторов, игл, шприцов и т.д., вручную или с помощью полуавтоматов, а также методом трафаретной печати с помощью сетчатых трафаретов, металлических шаблонов или их комбинации. Метод трафаретной печати основной метод нанесения паяльных паст ТМГ1 при крупносерийном производстве
83. Особенностью метода ТМП является применение вместо припоя паяльных паст, состоящих из порошка припоя, флюса и органических добавок, придающих пасте необходимые технологические свойства (вязкость, адгезию и т. п.).
Применяют нанесение паст с помощью различных видов дозаторов, игл, шприцов и т.д., вручную или с помощью полуавтоматов, а также методом трафаретной печати с помощью сетчатых трафаретов, металлических шаблонов или их комбинации. Метод трафаретной печати основной метод нанесения паяльных паст ТМГ1 при крупносерийном производстве
84. Разработано восемь типов TII промывки ТМП сборок [7].1.Промывка погружением в кипящую жидкость. Сборку предварительно промывают струёй жидкости, затем производят промывку погружением в кипящую жидкость, после чего осуществляют окончательную промывку струей.2.Промывка погружением в кипящую жидкость и струёй жидкости сверху платы. Этот способ применяют для промывки плат с малой величиной зазора корпус плата.3.Промывка погружением в кипящую жидкость с применением ультразвука. Этот способ промывки полностью совпадает с первым за исключением введения в иммерсионную зону ультразвуковой (УЗ) очистки.4.Промывка погружением в жидкость с применением ультразвука и струёй сверху платы. В данном способе плату, проходящую через подогретую жидкость, в которой расположен УЗ генератор, дополнительно подвергают действию струй жидкости.5.Промывка погружением в кипящую жидкость и струями сверху и снизу платы. Этот метод позволяет исключить ультразвук при промывке ТМП плат с труднодоступными участками на нижней стороне.6.Промывка струями жидкости на горизонтальном конвейере. Наиболее широко распространен метод промывки функциональных узлов после пайки.7.Промывка струями жидкости высокого давления и большой мощности. Плоскую струю (жидкий «нож») направляют непосредственно в щель под корпуса элементов.8.Замкнутый цикл промывки сборок. Оп включает следующие операции: пропитка в парах жидкости (на входе установки); предварительная промывка струями горячей рециркулируемой жидкости; основная промывка погружением в кипящую жидкость и струями жидкости сверху и снизу платы; дополнительная промывка струями горячей дистиллированной жидкости; окончательная промывка струями высокочистой жидкости; просушка платы (на выходе установки).Для промывки используют два типа жидкостей органические и водные растворы моющих средств.
85. Различают индивидуальные виды пайки при помощи паяльника и групповые методы пайки (рисунок 6.5.2) [16]. Пайка элементов на ПП, в условиях поточного производства проводится двумя основными методами: погружением и волной припоя. ПП со смонтированными элементами на 2...4 с погружается в расплавленный припой на глубину 0.4. .0.6 ее толщины, что приводит к капиллярному течению припоя и заполнению им монтажных отверстий
Флюсы разделяются на низко- и высокотемпературные. Для электромонтажных соединений применяются низкотемпературные флюсы, которые по коррозионному действию разбиты на пять групп: I) некоррозионные неактивированные; 2) некоррозионные слабоакптированные: 3) слабокоррозионные активированные; 4) коррозионные активные; 5) коррозионные высокоактивные. По составу флюсы разделяются на две группы. К первой относятся смолосодержа-
щие флюсы на основе канифолн или полиэфирных флюсующих смол. Вторую группу составляют коррозионные активные флюсы, не содержащие смол. Для повышения активности флюсов в их состав вводят активирующие добавки: анилин, гидразин, триэтаноламин. диэтиламин соляно-кислый.
Водорастворимые флюсы отмывают в проточной горячей (60 ... 80 °С) и холодной воде с помощью мягких щеток. Канифольные флюсы промывают этиловым спиртом; при групповой пайке применяют ультразвуковую очистку или очистку щетками в спирто-бензиновой смеси (1:1); грихлорэтилене или хлористом метилене. Также используют фреон или смеси на его основе.
Припои разделяются на низко-, средне- и высокотемпературные. Для пайки монтажных соединений электронной аппаратуры применяют низко- и средне- температурные припои (Гпл +450°С). Основными компонентами таких припоев являются олово и свинец, к которым могут добавляться присадки сурьмы, серебра, висмута, кадмия. Серебро и сурьма повышают, а висмут и кадмий понижают температуру плавления и затвердевания припоя. Серебро задерживает снижение прочности при старении, уменьшает окисление олова. Сурьма увеличивает прочность соединения, но делает его хрупким и ухудшает растекание по меди. Механическая прочность припоев повышается с увеличением содержания олова.
86. Различают следующие виды сварок [14].Ручная дуговая сварка. Автоматическая дуговая сварка под флюсом. Дуговая сварка в защитном газе. При этом способе сварки, зашита расплавленного металла и нагретых основного и присадочного металла осуществляется защитными газами. Для защиты применяются три группы газов: инертные (аргон,гелий), активные (углекислый газ. азот, водород и др.). смеси газов.
Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом. В качестве неплавящегося электрода используют стержни из чистого вольфрама или вольфрама с активирующими присадками оксидов тория, лантана и иттрия.
Дуговая сварка в углекислом газе плавящимся электродом. Характеризуется высокой производительностью и низкой стоимостью.
Основными типами сварных соединений при дуговой сварке являются стыковые, нахлесточные тавровые, угловые.
Электронно-лучевая сварка. 11ри этом способе для нагрева соединяемых деталей используется энергия, ускоренных электронов, при торможении которых в поверхностных слоях металла она превращается в тепловую.
Лазерная сварка. Способ основан на использовании для нагрева соединяемых деталей энергии излучения лазера.
Сварка газовым пламенем. Этот способ используют при изготовлении и ремонте изделий из тонколистовой стали толщиной 1 3 мм, сварке чугуна, меди, латуни, наплавке твердых сплавов, исправлении дефектов литья и т.п.
Электрошлаковая сварка. Способ находит применение для соединения деталей толщиной более 25 мм из алюминиевых и титановых сплавов, а также различных марок сталей.
Контактная стыковая сварка. Особенно эффективно ее использование в массовом производстве. Наиболее распространена стыковая сварка сопротивлением и оплавлением.
Контактная точечная сварка. В большинстве случаев применяют двустороннюю сварку, а при ограниченном доступе к месту сварки одностороннюю. Материал деталей может быть одноименным и разноименным.
Контактная шовная сварка. Используется при изготовлении различных герметичных емкостей.
Холодная сварка. Осуществляется при значительной деформации без нагрева свариваемых деталей внешними источниками тепла. Ее используют для соединения металлов, обладающих хорошими пластическими свойствами.
Сварка взрывом. Сварку взрывом используют для изготовления биметаллических заготовок под последующий прокат, при плакировке поверхностей конструкционных сталей металлами и сплавами с особыми физическими и химическими свойствами, а также при сварке заготовок и деталей из разнородных металлов. При сварке взрывом выделяют два основных процесса: локальное нанесение взрывчатого вещества (ВВ) на выводы и непосредственно сварка. Нанесение ВВ осуществляется методом сеткографии.
Ультразвуковая сварка выполняется за счет возбуждения в свариваемых деталях упругих колебаний УЗ-частоты при одновременном создании определенного давления [16].
Термокомпрессионная сварка это сварка, которая проводится при невысоких давлениях с подогревом соединяемых деталей.
Сварка давлением с косвенным нагревом проводится инструментом, который импульсно нагревается проходящим по нему током.
Сварка расщеплением (сдвоенным) электродом применяется в технологии электрического монтажа. Сварку проводят одним или несколькими импульсами конденсаторного разряда.
Диффузионная сварка основана на диффузии материалов при незначительной макродеформации их под действием давления и температуры и осуществляется в вакуумной камере.
Все виды сварки делятся на три класса: термический, термомеханический и механический [14].
К термическому классу относятся виды сварки плавлением, т.е. с местным расплавлением соединяемых частей с использованием тепловой энергии. Основными источниками теплоты при сварке плавлением являются: электрическая дуга, газовое пламя, лучевые источники энергии и т. п.
К термомеханическому классу относятся виды сварки, при которых образование соединений осуществляется за счет тепловой энергии и давления, необходимого для пластической деформации металла.
К механическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии и давления.
87. Накрутка это процесс создания электрического соединения путем навивки под натягом определенного числа витков одножильного провода на штыревой вывод с острыми кромками (рисунок 6.5.5) [1, 16]. Под действием приложенного усилия происходят разрушение оксидных пленок на соединяемых по
верхностях и врезание острых граней вывода в провод. Образовавшееся соединение удерживается благодаря упругим напряжениям, возникшим в этих элементах.
Механические напряжения в соединении накруткой При монтаже накруткой применяют три вида соединений: немодифициро- ванное; модифицированное п бандажное (рисунок 6.5.6) [8]. Модифицированное соединение от ^модифицированного отличается тем, что кроме витков оголенного провода на выводе имеется 1 2 витка провода в изоляции, которая демпфирует воздействие знакопеременных нагрузок на элементы контакта и уменьшает усталостные напряжения. В бандажном соединении соединяемый элемент располагается вдоль широкой поверхности граненого вывода и на них накручивается несколько витков бандажной проволоки (не мепее_восьми). -I /Т\
Рисунок 6.5.7 Варианты сечения штырейА-АштШ1: Ю ') чРисунок 6.5.6 Виды электромонтажа
накруткой а ^модифицированное соединение: б модифицированное соединение; в бандажное соединение: / вывод; 2 неизолированная часть провода; 3 изолированная часть провода; 4 бандажная проволока
Вывод должен иметь не менее двух острых кромок, чтобы получить надежное соединение. Наибольшее распространение получили прямоугольные и квадратные выводы. Выводы U- и V-образные обладают повышенной упругостью по сравнению с прямоугольными (рисунок 6.5.7) [10].
Накрутку получают с помощью специального тнетрумента валика навивки при его вращении с проводом и продольном перемещении вдоль вывода. Приводом служит электрический или пневматический двигатель.
88. Склеивание это технологический процесс соединения изделий, осуществляемый с помощью специальных веществ, которые вследствие взаимодействия с поверхностью изделий и изменения своего физического состояния способны их скреплять [16J. Соединение с помощью клеев является результатом проявления сил адгезии, аутогезии и когезим.
Адгезия это явление возникновения сил молекулярного взаимодействия между полярными молекулами клея и молекулами соединяемых материалов. Аутогезией называется явление прилипания поверхностей однородных материалов, например при соединении резин, термопластов.
Когезияэто явление сцепления молекул склеивающего вещества между собой в объеме тела. Основными требованиями к клеевому шву. являются механическая прочность соединения, высокие изоляционные свойства, эластичность, влаго-, тер- мо-, грибо-, морозостойкость, теплопроводность и др.
Клеи разделяют на термореактивные, термопластичные, эластомеры, на основе неорганических соединений. В состав клеев кроме полимера входят пластификаторы, наполнители, стабилизаторы, антипирены, тиксотропные и другие виды добавок. Пластификаторы это труднолетучие вещества, которые обеспечивают длительную пластичность клеевым композициям, увеличивают гибкость молекул, что приводит к уменьшению хрупкости, увеличению эластичности, повышению температуры стеклования и текучести. В качестве пластификаторов применяют эфиры фталевой. себациновой, фосфорной кислот. Наполнитель уменьшает ТКР (диоксид титана, молотый кварц, тальк), повышает теплопроводность (нитрид титана, алюминиевая пудра) и теплостойкость (диоксид циркония, асбест). Введение атп ипиренов придает клеям огнестойкость. К анти- пиренам относятся хлор- и бромсодержащие органические вещества, борат цинка и т.д. Тиксотропные свойства, т. е. способность удерживаться на поверхности (в том числе на вертикальной), придает аэросил (коллоидная окись кремния, оксид алюминия, силикат алюминия). При необходимости в клеевые композиции вводят растворители.
Электропроводящие клеи (контактолы) применяют при создании монтажных соединений когда другие методы оказываются неэффективными: в труднодоступных местах; при ремонте ПП; при низкой термостойкости компонентов. Контактолы используют при изготовлении гибридных ИС, микросборок и присоединении их подложек к корпусам микроблоков. Точное нанесение контакто- лов на очищенные поверхности соединяемых деталей осуществляют методом шелкографии, с помощью ручных или автоматических дозаторов [16].
89. Метод обработки характеризуется видом используемой энергии, способом воздействия инструмента на заготовку и схемой обработки определенной поверхности заготовки.При обработке используют следующие виды энергии: механическую (обработка металлов резанием и давлением); химическую; электрическую; светолучевую: ультразвуковую и плазменную.По способу воздействия инструмента на обрабатываемую заготовку различают вид контакта (точечный, линейный, пространственный) и характер контакта (непрерывный, прерывистый, импульсный и вибрационный).
Схема обработки зависит от вида используемого оборудования. На схеме показывают условное изображение заготовки и инструмента, их закрепление и формообразующие движенияКлассификация технологических методов обработки заготовок Резание это обработка металлов со снятием стружки для придания изделию заданных формы и размеров, а также обеспечения определенного конструкцией качества поверхности 114].
Слой материала, срезаемый с заготовки, называют припуском. Движения рабочих органов станков делят на движения резания, установочные и вспомогательные. Движения, которые обеспечивают срезание с заготовки слоя металла называют движениями резания. К ним относят главное движение резания и движение подачи
90. Резание это обработка металлов со снятием стружки для придания изделию заданных формы и размеров, а также обеспечения определенного конструкцией качества поверхности 114].
Слой материала, срезаемый с заготовки, называют припуском. Движения рабочих органов станков делят на движения резания, установочные и вспомогательные. Движения, которые обеспечивают срезание с заготовки слоя металла называют движениями резания. К ним относят главное движение резания и движение подачи
Под режимом резания понимают совокупность значений скорости главного
движения резания, скорое™ движения подачи и глубины резания. Скоростью главного движения резания называют расстояние, пройденное точкой режущей кромки инструмента относи тельно заготовки в направлении главного движения резания в единицу времени. Скоростью движения подачи называют путь точки режущей кромки инструмента относительно заготовки в единицу времени. Глубиной резания называют расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями заготовки, измеренное перпендикулярно к последней и прой-денное за один рабочий ход инструмента.
Для уменьшения отрицательного влияния теплоты на резание обработку следует вести с применением смазочно-охлаждающих средств.
91. Обработкой давлением называют процессы получения заготовок или деталей машин силовым воздействием инструмента на исходную заготовку из пластичного материала. Пластическое деформирование при обработке давлением, состоящее в преобразовании заготовки простой формы в деталь более сложной формы того же объема, относится к малоотходной технологии [17].
Применяют следующие виды обработки давлением: прокатку; волочение; прессование; ковку; штамповку.
Прокатка деформирование холодного или нагретого металла вращающимися валками для изменения формы и размеров поперечного сечения и увеличения длины заготовки
Валки бывают гладкими для прокатки листов и лент и калиброванными, которые имеют на рабочей поверхности вырезы (ручьи) в соответствии с требуемой формой (профилем) прокатываемого изделия. Совокупность двух ручьев пары валков образует калибр
Волочение заключается в протягивании заготовки через сужающееся отверстие в инструменте, называемом волокон. Конфигурация отверстия определяет форму получаемого профиля. Исходными заготовками служат прокатанные или прессованные прутки и трубы. Волочение производят в холодном состоянии.
Прессование это выдавливание заготовки из контейнера через отверстие в матрице, соответствующее сечению выдавливаемого профиля. Исходной заготовкой является слиток или прокат.
Ковка деформирование нагретой заготовки рабочими поверхностями универсального инструмента (бойков) при свободном течении металла в стороны.
Штамповка это обработка заготовок из сортового и листового проката давлением с помощью специального инструмента штампа.
Формоизменяющие операции гибка, вытяжка, отбортовка, обжим, раздача, рельефная формовка, ротационная вытяжкавыполняют благодаря пластическим деформациям металла без разрушения заготовок.
Гибкапридание заготовке криволинейной формы или изменение ее кривизны. При гибке пластически деформируется только участок заготовки в зоне контакта с пуансоном.
Вытяжка образование полого изделия из плоской или полой заготовки. Отбортовка образование борта (горловины) вокруг отверстия в заготовке. Обжим уменьшение периметра, поперечного сечения концевой части полой заготовки. Раздача увеличение периметра поперечного сечения заготовки коническим пуансоном; операция, противоположная обжиму.
Рельефная формовка местное деформирование заготовки для образования рельефа в результате уменьшения толщины заготовки. Формовкой получают конструкционные выступы и впадины, ребра жесткости и т.п.
Горячая объемная штамповка производится за счет принудительного перс- распределения металла нагретой шготовки в штампе.
Сущность литейного производства состоит в получении заготовок или деталей путем заливки расплавленного металла в литейную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки. Литые заготовки (отливки) затем подвергают механической обработке [17].
Литье по выплавляемым моделям процесс получения отливок из расплавленного металла в формах, не требующих разъема, так как рабочая полость образуется благодаря удалению (вытеканию) легкоплавкого материала модели при ее предварительном нагревании. I кдостатком этого способа является сложность и длительность процесса производства отливок, применение специальной дорогостоящей оснастки.
92. Сущность литейного производства состоит в получении заготовок или деталей путем заливки расплавленного металла в литейную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки. Литые заготовки (отливки) затем подвергают механической обработке [17].
Литье по выплавляемым моделям процесс получения отливок из расплавленного металла в формах, не требующих разъема, так как рабочая полость образуется благодаря удалению (вытеканию) легкоплавкого материала модели при ее предварительном нагревании. I кдостатком этого способа является сложность и длительность процесса производства отливок, применение специальной дорогостоящей оснастки.
Литье в оболочковые формы процесс получения отливок из расплавленного металла в формы, изготовленные по горячей модельной оснастке из специальной смеси с термореактивными связующими материалами. Заливка форм производится в вертикальном пли горизонтальном положении оболочки. Литье в оболочковые формы обеспечивает высокую точность отливок, малую шероховатость поверхности, является высокопроизводительным процессом.
Литье в кокиль изготовление отливок из расплавленного металла в металлических формах-кокилях. Формирование отливки происходит при интенсивном отводе теплоты от расплавленного металла к массивному металлическому кокилю. Расплавленный металл в форму подводят сверху, снизу (сифоном), сбоку через питатель. Всс операции механизированы и автоматизированы. Литье в кокиль позволяет сократить расход формовочных смесей, операций формовки и выбивки форм, повысить точность размеров отливок, снизить в 2 раза объем механической обработки отливок.
Литье под давлением процесс получения отливок в металлических формах (пресс-формах), при котором заливка расплавленного металла в форму и формирование отливки осуществляется под давлением при интенсивном отводе теплоты к массивной металлической пресс-форме. Недостатком этого способа является высокая стоимость, сложность изготовления, ограниченный срок службы пресс-форм, опасность появления трещин в отливках.
Центробежное литье процесс получения отливок из расплавленного металла во вращающихся формах. Формирование отливки осуществляется в поле действия центробежных сил. что измельчает их структуру, очищаег расплав от неметаллических включений, повышает механические свойства и герметичность отливок.
93. Классификация пластмасс j !5|.
Класс А. Пластические массы на основе высокомолекулярных соединений, получаемых цепной полимеризацией: полиэтилен БД; полиэтилен НД; полипропилен; винипласт; пластнкаты па основе поливинилхлорида; полизобутилен; фторопласты; полистирол и его сополимеры; этинопласты (поливинилбутираль и др.); актилопласты: асбовинил и др.
Класс Б. Пластические массы на основе полимеров, получаемых поликонденсацией и ступенчатой полимеризацией: фенопласты с разными наполнителями (пресс-порошки, волокниты. текстолиты, стеклотекстолиты, фаолит и др.); аминопласты; мелалит; апилиноплпет; эфиропласты; полиамиды (капрон и др.); уретанопласты; композиции на основе кремнийорганических смол (силиконо- пласты); эпоксипласты и др.
Класс В. Пластические массы на основе химически модифицированных природных полимеров. К ним относятся пластмассы на основе производных Целлюлозы (целлулоид, этролы различных марок и др.), а также протеинопла- сты.
Класс Г. Пластические массы па основе природных и нефтяных асфальтов и смол: битумопласты с различными наполнителями.
Способы переработки пластмасс в детали: переработка в вязкотекучем состоянии (прессованием, литьем под давлением, выдавливанием); переработка в высокоэластичпом состоянии (пневмо- и вакуумформовкой, штамповкой); получение деталей из жидких полимеров различными способами формообразования: переработка в твердом состоянии разделительной штамповкой и обработкой резанием; получение нерагьемных соединений сваркой, склеиванием; различные способы переработки (спекание, напыление).
Из пластмасс, находящихся в вязкотекучем состоянии, детали изготавливают способами прессования, ли тья! выдавливания.
Прямое (компрессионное) прессование один из основных способов получения деталей из реактопластов. В полость матрицы пресс-формы загружают таблетированный или порошкообразный материал. При замыкании пресс- формы пуансон создает давление. Под действием давления и теплоты от нагретой пресс-формы материал размят чается и заполняет полость пресс-формы.
Литьевое прессование отличается от прямого тем, что прессуемый термореактивный материал загружают не в полость пресс-формы, а в специальную загрузочную камеру. Под действием теплоты от пресс-формы прессуемый материал превращается в вязко текучее состояние и под давлением со стороны пуансона выжимается из загрузочной камеры в полости матрицы пресс-формы через отверстие в литниковой плите. Недостатком литьевого прессования является повышенный расход пресс-материала, так как в загрузочной камере и литниковых каналах остается часть необратимого пресс-материала.
Литье под давлением Материал из загрузочного бункера подается дозатором в рабочий цилиндр е пектронагревателем. При движении поршня, доза материала поступает в зону обогрева, а расплавленный материал через сопло и литниковый канал - в полость пресс-формы, в которой формируется деталь.
Центробежное литье применяют для получения крупногабаритных и толстостенных деталей. Центробежные силы прижимают залитый в форму материал к внутренней поверхности формы.
Выдавливание (или экструзия) отличается от других способов переработки термопластов непрерывностью, высокой производительностью и тем, что на одном и том же оборудовании можно получить разнообразные детали. Выдавливание осуществляют на специальных шнековых машинах-автоматах.
Пластмассовые детали изготавливают также обработкой резанием. В качестве заготовок используют листы, трубы, прутки, профили различного сечения. Применяют разделительную штамповку и обработку резанием
94. Система «человек- машина» (СЧМ) есть система, состоящая из человека- оператора и «машины» или совокупности технических средств, посредством которых он осуществляет трудовую деятельность
Деятельность оператора в СЧМ складывается из совокупности его действий. Действие - функциональный элемент деятельности, имеющий сознаваемую человеком цель. Деятельность оператора имеет структуру, т.е. пространственно- временную организацию выполнения алгоритма его деятельности, а также алгоритм логическую организацию его деятельности, состоящую из совокупности программы действий и воспринимаемой информации, сигналов, образов и т.п. Совокупность свойств человека-оператора, влияющих на эффективность СЧМ, можно охарактеризовать как человеческий фактор СЧМ. Принадлежность ЭА или ЭВА к СЧМ является основным признаком отличия аппаратуры от элементной базы.
Основные операции, выполняемые оператором при подготовке ЭА или ЭВА к применению:
упаковка, транспортирование к месту установки и применения;
развертывание на месте и установка на объекте, в процессе которых оператор осуществляет размещение, крепление и соединение между собой частей ЭЛ или ЭВА;
включение и определение работоспособности, пригодности для применения по назначению.
Типы операторской деятельности:
оператор-манипулятор. Совершает исполнительные действия, руководствуясь однозначными, предварительно усвоенными инструкциями. Основную роль в его деятельности играют механизмы сенсомоторной регуляции;
оператор-наблюдатель и контролер. Может осуществлять немедленное и отсроченное обслуживание. Основную роль играют не сенсомоторные действия, а восприятие информации, оперативная память и оперативное мышление;
оператор-исследователь и диагностик. Этот тип операторской деятельности применительно к ЭА или ЭВА характерен для технического обслуживания и ремонта. Сенсомоторная регуляция не играет определяющей роли, в основном используются кратковременная и долговременная память, понятийное и логическое мышление, опыт, отображенный в памяти;
оператор-руководитель. Такой тип оператора не управляет непосредственно техническими средствами, он управляет людьми.
Деятельность реального оператора может совмещать все или часть типов операторской деятельности.
Принятие решения и осуществление действий основная цель деятельности оператора. Существуют разные типы операторской деятельности, для которых характерны различные по сложности категории задач:
1. Стереотипные, или простейшие задачи характерны для оператора- манипулятора. Они заключаются в принятии простейших решений, например о выключении аппаратуры при возникновении сигнала аварии. При решении простейших задач привлечение человека-оператора наименее эффективно из-за сравнительно медленной реакции и утомления, а также длительного обучения. Решение таких задач обычно сравнительно просто автоматизируется;
2.Мыслительные задачи предполагают их решения при последовательной реализации определенных мыслительных операций, т.е. когда алгоритм решения известен и усвоен оператором. Такие задачи характерны для оператора- наблюдателя. Они встречаются при обнаружении и различении сигналов, оценке помеховой ситуации, интерпретации часто встречающихся результатов, оценке качества изделия при контроле, простых случаях поиска неисправностей и т.п. Время, затрачиваемое на принятие таких решений, существенно больше, чем время сенсомоторной реакции. Решение таких задач может быть автоматизировано, но аппаратура усложняется;
3.Проблемные задачи. Для их решения не удается ограничиться использованием только заранее известных правил (алгоритмов). Процесс принятия проблемного решения предполагает выбор стратегии и составление плана действий, сопоставление результатов промежуточных этапов с конечной целью и т.п. Такие задачи встречаются при поиске отказов в сложной аппаратуре, ее регулировке и развертывании, при анализе сложных помеховых ситуаций и т.п. Решение проблемных задач наиболее сложно поддается автоматизации. Такие задачи свойственны операторам-исследователям и ди
46. Компоновка электронной аппаратуры размещение в пространстве или на плоскости элементов, имеющих электрические соединения в соответствии с принципиальной схемой, и обеспечение допустимого минимума паразитных взаимодействий, которые не нарушают значения расчетных выходных параметров электронной аппаратуры [13J.
Под компоновкой также понимают взаимную ориентацию изделий относительно друг друга в ограниченном пространстве. Установление основных геометрических форм и расстояний между ними отражает компоновочная схема. Компоновочная схема может быть выполнена детально в виде сборочного чертежа либо упрощенно в виде эскизного рисунка [4].
Компоновочные схемы блоков ЭА и ЭВА представлены на рисунке 3.5.1 [6].
В блоках разъемной конструкции ячейки устанавливают в ответные части электрических соединителей, расположенные на монтажной панели блока (рисунок 3.5.2) [6].






Рисунок 3.5.1 Основные компоновочные схемы блоков а вариант с выдвижными ячейками;б откидные конструкции; в книжная конструкция; г ячейки на телескопических направляющих; д вариант с несколькими степенями свободы ячеек; е вариант «детская книжка»Расположение монтажной панели
Рисунок 3.5.2 Блок разъемной конструкции
1 панель передняя; 2 зона установки передней панели; 3 ячейка; 4 соединитель; 5 монтажная панель; 6 зона внутриблочной коммутации; 7 панель задняя; 8 зона межблочной коммутации снизу блока ухудшает естественную кон









13PAGE 15


13PAGE 141615




15

Приложенные файлы

  • doc 8944173
    Размер файла: 399 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий