- •А.А. Кисурин конструирование и технология систем управления Учебное пособие
- •А.А. Кисурин
- •Введение
- •Глава 1. Основы конструирования рэс
- •1.1. Организация процесса конструирования рэс
- •1.2. Радиоэлектронное средство как большая система
- •1.3. Системный подход при конструировании рэс
- •1.4. Использование эвм при конструировании и производстве рэс
- •1.5. Функциональная математическая модель конструкции рэс
- •1.6. Стандартизация конструкций рэс
- •1.7. Конструкционные системы рэс
- •1.8. Специфика конструкторской документации, выполненной с помощью автоматизированных методов
- •1.9. Стандартизационный контроль конструкторской документации
- •1.10. Конструкция рэс как объект производства
- •1.11. Технико-экономический анализ конструкторской разработки
- •1.12. Методы обеспечения технологичности конструкции рэс
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 2. Характерные особенности радиоаппаратуры
- •2.1. Радиоаппарат как система, состоящая из элементов и узлов
- •2.2. Общие условия эксплуатации, хранения и транспортировки радиоаппаратуры
- •2.3. Надежность радиоаппаратуры
- •2.4. Микроминиатюризация радиоэлектронной
- •2.5. Понятие о технологичности конструкции
- •Глава 3. Общие основы проектирования технологических процессов
- •3.1. Общие сведения
- •3.2. Основные понятия о производственном и
- •3.3. Особенности различных видов производств
- •3.4. Общие характеристики технологических процессов
- •3.5. Пути повышения технологичности конструкции
- •Глава 4. Основы точности и контроля качества производства радиоаппаратуры
- •4.1. Общие понятия и определения производственных погрешностей
- •4.2. Законы распределения производственных
- •4.3. Влияние производственных погрешностей на
- •4.4. Предупредительный контроль
- •4.5. Приемный статистический контроль
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •Глава 1. Основы конструирования рэс 5
- •Глава 2. Характерные особенности радиоаппаратуры .99
- •Глава 3. Общие основы проектирования технологических процессов 127
- •Глава 4. Основы точности и контроля качества производства радиоаппаратуры 150
- •3 94026 Воронеж, Московский просп., 14
1.10. Конструкция рэс как объект производства
Конструкция РЭС реализуется в соответствии с конструкторской документацией в процессе производства. Основной частью производственного процесса является технологический процесс (ТП), в результате которого происходит направленное изменение свойств и формы материалов, полуфабрикатов (заготовок), деталей, а также механическое и электрическое соединение их между собой с определенной точностью и производительностью. Конструкция и технология изготовления РЭС тесно связаны и взаимообусловлены.
Характер используемых ТП не только оказывает влияние на конструкцию, но и определяет такие ее свойства, как экономически целесообразная плотность компоновки узлов, стоимость и надежность РЭС на этапе производства и расходы при эксплуатации; масса, габариты, энергопотребление (ЭСЛ- и КМДП-структуры); конструкция узлов для подключения испытательной аппаратуры. В свою очередь, конструкция определяет структуру ТП производства РЭС, т. е. номенклатуру используемых частных ТП, последовательность их реализации (последовательное, параллельное или смешанное производство узлов); требования к точности поддержания технологических режимов; требования к структуре и типу средств контроля (испытания) элементов, узлов и конструкции в целом; возможность механизации и автоматизации производства (возможность использования роботов и манипуляторов).
Конструкция РЭС зависит от типа производства (единичное, серийное, массовое); его вида (механическая обработка, диффузия примесей, эпитаксия, гальваника и т. д.); типа элементов (корпусные, бескорпусные ИС, степень их интеграции); номенклатуры и параметров уже освоенных ТП; возможности освоения новых прогрессивных ТП.
Изделия специального назначения выпускаются на предприятиях единично или мелкими сериями. Бытовая электроннаяаппаратура (приемники, магнитофоны, микрокалькуляторы, часы, электронные игры и т. д.) производится серийно или массово. Чем выше серийность производства, тем меньше стоимость аппаратуры (увеличение объема выпуска изделий на три порядка снижает стоимость изделий на порядок), но подготовка производства занимает больше времени.
Влияние конструкции на организацию производства. Если какой-либо узел конструкции (например, кристалл БИС микрокалькулятора) изготовляется в едином технологическом цикле, то, естественно, в этом случае имеет место последовательное выполнение операций. При возможности расчленения конструкции на отдельно изготовляемые и проверяемые узлы производственный процесс может иметь смешанный характер: одновременное (параллельное) изготовление всех узлов, определенная последовательность операций в процессе изготовления каждого узла и при сборке аппаратуры из отдельных узлов. Такое построение ТП позволяет уменьшить общую длительность производственного процесса и обеспечить отбраковку неисправных узлов на ранних этапах производства. Однако при этом пропорционально увеличиваются производственный персонал, количество оборудования, оснастки, производственные площади. В единичном производстве при параллельно-последовательной организации производства требуются высококвалифицированные рабочие, универсальное оборудование и оснастка или ГПС. Но конструкция РЭС должна в последнем случае отвечать определенным требованиям и отличаться от конструкции, изготовляемой при неавтоматизированном производстве (см. § 1.4).
Обычно в состав конструкции РЭС входят элементы, изготовляемые на специализированных производствах (цехи или предприятия): ЭРЭ и ИС, электрические соединители, печатные платы, крепежные и кабельные изделия и т. д. Если подобные изделия приобретаются по кооперации, то они называются комплектующими. От конструкции зависит соотношение изделий комплектующих и собственного производства, а следовательно, и характер ТП. Большое влияние на характер ТП оказывает элементная база. Для корпусированных ИС малой степени интеграции в качестве коммутационных оснований обычно используют двусторонние печатные платы и не всегда требуется герметизация всего блока. Для бескорпусных элементов высокой степени интеграции используют многослойные монтажные основания (керамические, полимерные, стеклотекстолитовые и т. д.), гибкие печатные шлейфы и обязательна герметизация компонентов в составе блока. Естественно, что ТП в первом и втором случаях существенно различаются.
От конструкции РЭС зависят не только структура и характер ТП, но и его надежность ,где — общее число изготовленных изделий; — число изделий, забракованных на этапе производства; п2 — число изделий, имеющих скрытый брак, выявленный при эксплуатации. Отношение n1/N характеризует призводственную, a n2/N — эксплуатационную надежность технологии производства.
С другой стороны, надежность ТП производства РЭС (Ра) определяется надежностью операции при изготовлении элемента (Роп), надежностью получения элемента, пригодного по всем параметрам (Рпар), надежностью ТП изготовления всех элементов узла (Рэл), надежностью ТП изготовления всех узлов РЭС (Руз), надежностью сборки РЭС из узлов (Рс6):
где п - число ТП сборки; х- число узлов в изделии; у - число элементов в узле; z - число параметров элемента; h - число операций ТП изготовления элемента.
Таким образом, для увеличения надежности ТП изготовления РЭС при конструировании необходимо ориентироваться на наиболее простые и отработанные (базовые) ТП (увеличиваются ); уменьшать число параметров, определяющих качество элемента; упрощать конструкцию (уменьшать число элементов и узлов), используя элементы повышенной степени интеграции (БИС и СБИС); уменьшать число общих для изделия процессов сборки, монтажа, герметизации. Если существующие ТП изготовления элементов, узлов или изделий в целом не обеспечивают заданной надежности прозводства, принимается решение о модернизации существующих или разработке новых более надежных ТП, о доработке конструкции РЭС.
В целом соответствие конструкции ТП характеризуется технологичностью, которая носит относительный характер (для конкретной конструкции и конкретных условий производства). От технологичности зависят: 1) объем и длительность конструкторской подготовки производства (проектирование оснастки, инструмента) и технологической (разработка ТП, приобретение оборудования, материалов, отработка режимов и т. д.); 2) надежность ТП (процент явного и скрытого брака), а следовательно, стоимость РЭС в производстве и расходы при эксплуатации.