Базовые показатели и уровень технологичности

Базовые показатели могут быть частными и комплексными, обобщающими отдельные группы частных показателей или характеризующими технологичность изделия в целом. Они могут быть абсолютными и относительными.

Уровень технологичности конструкции изделия (К_у) опре­деляется как oтношение достигнутого показателя технологичности к значению базового показателя, заданного в техническом задании:

.

Уровень технологичности может определяться по одному или нескольким частным и комплексным показателям, принятым в качестве критериев оценки технологичности конструкции в тех­ническом задании на изделие.

3.3. Методика оценки технологичности конструкций рэс. Методика определения базовых показателей технологичности конструкции изделия

В число отбираемых в качестве базовых должны включаться такие показа­тели, которые оказывают наибольшее влияние на технологичность конструкции блоков определенного назначения и условий применения. По номенклатуре по­казателей блоки различной аппаратуры можно условно разбить на четыре клас­са:

1 — радиотехнические,

2 — электронные,

3 — электромеханические и механи­ческие,

4 — соединительные, коммутационные и распределительные.

Идентификация оцениваемого по технологичности блока с тем или иным классом должна осуществляться на основе анализа принятых схемно- и конструктивно-технологических решений.

К классу электромеханических и механических изделий можно отнести, например, механизмы привода, отсчетные устройства, кодовые преобразователи и т.п. К классу электронных изделий относятся логические и аналоговые блоки, блоки оперативной памяти и индикаторные, генераторы сигналов, приемо-усилительные блоки и т. п. К классу радиотехнических изделий – вторичные источники питания, антенные изделия, а к классу коммутационно-распределительных изделий – коммутаторы, распределительные коробки.

Состав ба­зовых показателей, их ранжированная последовательность по значимости, ко­эффициенты значимости (_i, а также их определения на различных стадиях раз­работки аппаратуры приведены в табл., в которой приняты следующие обоз­начения: + (показатель определяется), ~ (показатель определяется прибли­женно), — (показатель не определяется).

Наиболее часто используемым для оценки технологичности конст­рукции показателем является комплексный показатель, под которым по­нимается показатель технологичности конструкции, характеризующий несколько ее признаков.

Мы уже говорили, что метод определения комплексного показателя как средневзвешенной величины частных показателей наиболее прост, нагляден, удобен для механизации расчетных работ, поэтому широко распространен в промышленности. В этом случае комплексный показатель определяется на основе базовых пока­зателей по формуле

= (К₁₁ + К₂₂+…+ К_n_n)/( ₁ +₂+…+_g) ,

где K_i — показатель, определяемый по таблице базовых показателей соответcтвующего класса блоков; _i — функция, нормирующая весовую значимость по­казателя в зависимости, например, от его порядкового номера в таблице; i —порядковый номер показателя в ранжированной последовательности (место в таблице); G — общее число относительных частных показателей в таблице для данной стадии разработки изделия. Величина _i принимается для каждого показателя соот­ветствующей строки таблицы независимо от полноты состава определяемых по­казателей на различных стадиях разработки.

Таблица 3.1.

Состав базовых показателей

Порядковый номер (i)	Показатель технологичности		Эскизный проект	Технический проект	Рабочая документация
					Опыт-ного образца	Установочных серий	Серийного производства
	Электронные блоки
1	Коэффициент использования ИС и МБС в блоке К исп.сх	1	~	~	+	+	+
2	Коэффициент автоматизации и механизации монтажа изделия К а.м	1	-	~	+	+	+
3	Коэффициент механизации подготовки ЭРЭ К м.п.ЭРЭ	0,75	~	+	+	+	+
4	Коэффициент механизации контроля и настройки К м.к.н.	0,5	_	~	+	+	+
5	Коэффициент повторяемости ЭРЭ К пов.ЭРЭ	0,31	~	~	+	+	+
6	Коэффициент применяемости ЭРЭ К п.ЭРЭ	0,187	~	~	+	+	+
7	Коэффициент прогрессивности формообразования деталей К ф	0,11	_	_	+	+	+
	Радиотехнические блоки источников вторичного электропитания
1	Коэффициент механизации подготовки ЭРЭ к монтажу К м.п.ЭРЭ	1	~	~	+	+	+
2	Коэффициент автоматизации и механизации монтажа изделия К а.м	1	_	~	+	+	+
3	Коэффициент сложности сборки К сл.сб	0,75	_	~	+	+	+
4	Коэффициент механизации контроля и настройки К м.к.н.	0,5	_	_	~	+	+
5	Коэффициент прогрессивности формообразования деталей К ф	0,31	_	_	~	+	+
6	Коэффициент повторяемости ЭРЭ К пов.ЭРЭ	0,187	_	_	+	+	+
7	Коэффициент сложности обработки К сл. о	0.11	_	_	+	+	+
	Электромеханические и механические блоки РЭС
1	Коэффициент точности обработки К ти	1	_	_	+	+	+
2	Коэффициент прогрессивности формообразования деталей К ф	1	_	_	~	+	+
3	Коэффициент сложности обработки К сл. о	0,75	_	~	+	+	+
4	Коэффициент повторяемости деталей и узлов К пов.д.у	0,5	_	~	+	_	_
5	Коэффициент сборности К сб	0,31	_	~	+	_	+
6	Коэффициент сложности сборки К сл.сб	0,187	_	~	+	+	+
7	Коэффициент использования материалов К и.м	0,11	_	_	~	+	+
	Соединительные, коммутационные и распределительные блоки
1	Коэффициент повторяемости материалов К пов.м	1	_	_	~	+	+
2	Коэффициент сложности сборки К сл.сб	1	_	~	+	+	+
3	Коэффициент точности обработки К ти	0,75	_	_	~	+	+
4	Коэффициент прогрессивности формообразования деталей К ф	0,5	_	~	~	+	+
5	Коэффициент использования материалов К и.м	0,31	_	~	~	+	+

Для оценки уровня технологичности конструкции полученный комплексный показатель, характеризующий технологичность изделия, сравнивается с нормативным (или базовым), который либо задается в нормативной документации либо определяется в соответствии с приведенной выше методикой.

При известном нормативном коэффициенте технологичности оценка уровня технологичности разрабатываемого изделия выражается отношением величины рассчитанного комплексного показателя технологичности к нормативному. Это отношение должно удовлетворять условию

К / К_н ≥ 1 .

3.4. Методы обеспечения технологичности конструкции РЭС

К основным конструкторским методам обеспечения технологич­ности относятся:

1) использование наиболее простой и отработан­ной в производстве конструкторской иерархии (базовой конструк­ции);

2) выбор размеров и формы компонентов, деталей и узлов конструкции с учетом экономически целесообразных для заданных условий производства способов формообразования, при этом учитывается, что прогрессивные способы формообразования, используемые в массовом и серийном производстве, позволяют уменьшить материалоемкость изделий за счет уменьшения толщи­ны элементов конструкции и сокращения отходов;

3) уменьшение числа уровней разукрупнения конструкций РЭС и выбор их формы и размеров с учетом унифицированной оснастки и стандартного оборудования;

4) уменьшение номенклатуры исполь­зуемых материалов и полуфабрикатов;

5) уменьшение применения дефицитных или токсичных материалов, драгоценных металлов;

6) обоснованный выбор квалитета точности, шероховатости по­верхности, установочных и технологических баз;

7) конструктивная и функциональная взаимозаменяемость узлов, минимизация числа подстроечных и регулировочных элементов (особенно с механичес­кой подстройкой);

8) контролепригодность и инструментальная доступность элементов, деталей и узлов (в том числе подстроеч­ных), особенно при автоматизированном и механизированном изготовлении.

Практическое занятие №4

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА РЭС

4.1. Тепловые модели блоков

Модуль РЭА второго уровня и выше, например блок, представ­ляет собой сложную систему тел с множеством внутренних источ­ников теплоты. Точное аналитическое описание температурных полей внутри блока невозможно из-за громоздкости задачи и неточ­ности исходных данных: мощности источников теплоты, теплофизических свойств материалов, размеров границ. Поэтому при рас­чете теплового режима блоков РЭА используют приближенные методы анализа и расчета.

Целью расчета является определение температур нагретой зоны и среды вблизи поверхности ЭРЭ, необ­ходимых для оценки надежности. Рекомендуется проводить рас­чет для наиболее критичного элемента, т. е. элемента, допустимая положительная температура которого имеет наименьшее значение среди всех элементов, входящих в состав устройства и образую­щих нагретую зону.

Рис.4.1. Тепловые модели блоков РЭА в виде параллелепипедов с горизонталь­но (а) и вертикально (б) ориентированными шасси и в виде цилиндра (в)

Расчет стационарного теплового режима блока при естествен­ном конвективном теплообмене. Конструкция РЭА заменяется ее физической тепловой моделью, в которой нагретая зона представ­ляется в виде параллелепипеда, имеющего среднеповерхностную температуру t_н.з и рассеиваемую тепловую мощность Р_н.з. На рис. 1 представлены тепловые модели блоков РЭА. За размеры нагретой зоны принимаются размеры шасси l₁ и l₂ и высота l₃, ко­торая определяется по формуле l₃ = _ш + h_з1 + h_з2, где _ш — толщина шасси; h_з1 и h_з2 — части высоты нагретой зоны, расположенные со стороны шасси в 1-м и 2-м отсеках, на которые шасси делит блок РЭА. Размеры h_з1 и h_з2 определяются по фор­муле

где j=1, 2 — номер отсека блока; Vi — объем i-й детали в j - м от­секе; n_j — число деталей в j-м отсеке.

Большая часть РЭА имеет блоки разъемной, кассетной или книжной конструкции с плотной компоновкой. В зависимости от ориентации модулей 1-го уровня и величины воздушных зазоров между ними различают три группы конструкций по характеру теп­лообмена в них . Отличительные особенности этих групп при­ведены в табл. 1.

Таблица 4.1.

Классификация конструкций в зависимости от характера теплообмена

Группа конструк-ции	Виды теплообмена между модулями 1-го уровня	Виды теплообмена между нагретой зоной и корпусом
I	Излучение, теплопроводность	Конвекция, излучение, теплопроводность
II	Конвекция, излучение, теплопроводность	Излучение, конвекция, теплопроводность
III	Излучение, теплопроводность	Излучение, теплопроводность

Выбор той или иной группы осуществляется эмпирически исходя из опыта разработок и здравого смысла. Наи­более общим случаем является вторая группа конструкций.

Тепловая модель блока РЭА плотной компоновки приведена на рис. 2.

Рис. 4.2. Тепловая модель блока РЭА Рис. 4.3. Зависимость перегрева корпуса

плотнои компоновки: 1— корпус; 2 —нагретая зона; блока от удельной поверхностной мощности

3 — модуль 1-го уровня; 4 — радиоэлемент

(микросборка, микросхема, ЭРЭ)