1.5. Технологичность конструкций блоков электронной аппаратуры

Технологичность — это совокупность свойств конструкции, которые проявляются в оптимальных затратах труда, средств, материалов и времени при изготовлении, эксплуатации и ремонте изделия. Различают производственную, эксплуатационную, ремонтную технологичность при техническом обслуживании, технологичность конструкции детали и сборочной единицы, а также технологичность конструкции по процессу изготовления, форме поверхности, размерам и материалам. К качественным характеристикам технологичности конструкции относят взаимозаменяемость, регулируемость, контролепригодность и инструментальную доступность конструкции.

Стандарты ЕСТПП предусматривают обязательную отработку конструкций на технологичность на всех стадиях их создания, что направлено на повышение производительности труда, снижение затрат и сокращение времени на проектирование, технологическую подготовку производства, изготовление, техническое обслуживание и ремонт изделия при обеспечении необходимого качества изделия.

Основные показатели технологичности определяются стандартами ЕСТПП.

1. Трудоемкость изготовления изделия:

(1.31)

где n — количество операций;

Т_i — трудоемкость i-й операции.

2. Себестоимость технологическая:

(1.32)

где С_м — стоимость затрат на сырье и материалы;

С_з — зарплата производственных рабочих;

С_ин — стоимость инструмента и оснастки;

С_о — расходы на амортизацию и эксплуатацию оборудования.

2. Уровень технологичности конструкции по трудоемкости:

(1.33)

где Т_б.и — трудоемкость базового варианта изделия.

2. Уровень технологичности по себестоимости:

(1.34)

где С_б.и — себестоимость базового варианта изделия.

Дополнительные технические показатели технологичности:

- коэффициент унификации:

(1.35)

где Е_у, Д_у — число унифицированных сборочных единиц и деталей соответственно;

Е, Д — общее число сборочных единиц и деталей соответственно;

- коэффициент применимости типовых ТП:

(1.36)

где Т_ТП — трудоемкость операций, которые выполняются по типовым ТП;

- коэффициент автоматизации и механизации:

(1.37)

где Т_м.а — трудоемкость операций, выполненных на автоматическом и полуавтоматическом оборудовании.

Показатели технологичности разделяются на конструкторские и технологические (табл. 1.5).

Таблица 1.5

Конструкторские и технологические показатели технологичности

Стандарт предусматривает проведение количественного анализа конструкции изделий на технологичность в два этапа:

1) анализ разработанных ранее базовых конструкций (изделий-аналогов) с целью установления базовых показателей и уровня технологичности для сопоставления и оценки уровня технологичности вновь разрабатываемых изделий;

2) анализ вновь разрабатываемых конструкций по стадиям проектирования с установлением их уровня технологичности.

Все блоки по технологичности делятся на четыре основные группы: электронные, радиотехнические, электромеханические, коммутационные. Для каждого типа блоков из общего состава определяется семь показателей технологичности, оказывающих наибольшее влияние, каждый из которых имеет свою весовую характеристику ϕ_i, определяемую в зависимости от порядкового номера частного показателя (табл.1.6) и рассчитываемую по формуле:

(1.38)

где q — порядковый номер ранжированной последовательности частных показателей.

Таблица 1.6

Весовые характеристики

Комплексный показатель технологичности находится в пределах 0 < К ≤ 1 и определяется так:

(1.39)

К электронным устройствам и блокам относятся логические и аналоговые блоки оперативной памяти, блоки автоматизированных систем управления и электронно-вычислительной техники, где число ИМС больше или равно числу ЭРЭ. Состав показателей технологичности для них в ранжированной последовательности приведен в табл. 1.7.

Таблица 1.7

Показатели технологичности электронных устройств

Коэффициент применения микросхем и микросборок:

(1.40)

где Н_э.мс — общее число дискретных элементов, замененных микросхемами и микросборками;

Н_ИЭТ — общее число ИЭТ, не вошедших в микросхемы.

К ИЭТ относят резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы, разъемы, реле и другие элементы.

Коэффициент автоматизации и механизации монтажа:

(1.41)

где Н_а.м — количество монтажных соединений ИЭТ, которые предусматривается осуществить автоматизированным или механизированным способом.

Для блоков на ПП механизация относится к установке ИЭТ и последующей пайке волной припоя; Н_м — общее количество монтажных соединений, для разъемов, реле, микросхем и ЭРЭ определяется по количеству выводов.

Коэффициент автоматизации и механизации подготовки ИЭТ к монтажу:

(1.42)

где Н_{м.п. ИЭТ} — количество ИЭТ, шт., подготовка выводов которых осуществляется с помощью полуавтоматов и автоматов; в их число включаются ИЭТ, не требующие специальной подготовки (патроны, реле, разъемы и т.д.);

Н_{п. ИЭТ} — общее число ИЭТ, которые должны подготавливаться к монтажу в соответствии с требованиями КД.

Коэффициент автоматизации и механизации регулировки и контроля:

(1.43)

где Н_а.р.к — число операций контроля и настройки, выполняемых на полуавтоматических и автоматических стендах;

Н_р.к — общее количество операций регулировки и контроля.

Две операции — визуальный контроль и электрический — являются обязательными. Если в конструкции имеются регулировочные элементы (катушки индуктивности с подстрочными сердечниками), то количество операций регулировки увеличивается пропорционально числу этих элементов.

Коэффициент повторяемости ИЭТ:

(1.44)

где Н_{т.ор. ИЭТ} — количество типоразмеров оригинальных ИЭТ в РЭС.

Н_{т. ИЭТ} — общее количество типоразмеров.

К оригинальным относятся ИЭТ, разработанные и изготовленные впервые по ТУ; типоразмер определяется компоновочным размером и стандартом на элемент.

Коэффициент применения типовых ТП:

(1.45)

где Д_ТП, Е_ТП — число деталей и сборочных единиц, изготавливаемых с применением типовых и групповых ТП;

Д, Е — общее число деталей и сборочных единиц, кроме крепежа.

Коэффициент прогрессивности формообразования деталей:

(1.46)

где Д_пр — число деталей, изготовленных по прогрессивным ТП (штамповка, прессование из пластмасс, литье, порошковая металлургия и т. д.);

Д — общее число деталей (без учета нормализованного крепежа).

К радиотехническим устройствам относятся приемно-усилительные приборы и блоки, источники питания, генераторы сигналов, телевизионные блоки и т. д.

Коэффициент освоенности деталей и сборочных единиц (ДСЕ):

(1.47)

где Д_т.з — количество типоразмеров заимствованных ДСЕ, ранее освоенных на предприятии;

Д_т — общее количество типоразмеров ДСЕ.

Коэффициент повторяемости печатных плат:

(1.48)

где Д_{т. ПП} — число типоразмеров печатных плат в изделии;

Д_ПП — общее число ПП.

К электромеханическим устройствам относятся механизмы привода, отсчетные устройства, кодовые преобразователи и т. д.

Коэффициент точности обработки:

(1.49)

где Д_тч — число деталей (без учета стандартных и крепежных), квалитет размеров которых не выше 10.

Точность резьбовых поверхностей при расчете не учитывается.

Коэффициент сложности обработки:

(1.50)

где Д_м — число деталей, включая заимствованные и стандартные, требующих обработки снятием стружки;

Д — общее число деталей.

Коэффициент повторяемости деталей и сборочных единиц:

(1.51)

где Д_т, Е_т — общее число типоразмеров деталей и сборочных единиц без учета нормализованного крепежа;

Д, Е — общее число типоразмеров деталей и сборочных единиц.

Коэффициент параллельности сборки:

(1.52)

где Е_п.сб — число сборочных единиц, допускающих параллельную сборку;

Е — общее число сборочных единиц.

Коэффициент сложности сборки:

(1.53)

где Е_т.сл — число типоразмеров сборочных единиц, входящих в изделие и требующих регулировки и подгонки в процессе сборки.

Коэффициент использования материалов:

(1.54)

где М — масса изделия без учета комплектующих изделий и тары: ;

М_к.м — масса конструкционного материала.

К коммутационным устройствам относятся соединительные, распределительные блоки, коммутаторы и т.п.

Коэффициент повторяемости материалов:

(1.55)

где Д_м.м — число маркосортаментов материалов, применяемых в изделий (под маркосортаментом понимается сочетание марки материала и профиля его поставки);

Д_т — количество типоразмеров оригинальных деталей.

Нормативные значения комплексных показателей технологичности конструкций изделий ЭА зависят от стадии разработки рабочей документации (табл. 1.8).

Таблица 1.8

Нормативные значения показателей технологичности

Для повышения технологичности конструкций устройств необходимо выполнение следующих мероприятий:

- повышение унификации, конструкторской и функциональной взаимозаменяемости деталей и сборочных единиц;

- расширение использования ИМС, микросборок, функциональных элементов;

- увеличение сборности конструкции за счет использования базовых несущих конструкций;

- увеличение количества деталей, изготовленных прогрессивными способами формообразования, обоснование выбора квалитетов точности, шероховатости поверхности, установочных и технологических баз;

- рациональная компоновка элементов на плате, что обеспечивает автоматизированную установку и монтаж;

- минимизация числа подстрочных и регулировочных элементов;

- автоматизация подготовки элементов к монтажу;

- совершенствование ТП монтажа;

- механизация и автоматизация операций контроля и настройки;

- применение прогрессивных методов формообразования деталей.