Разработка конструкции и технологии изготовления модуля управления тепловыми процессами

Сначала обычным образом создаются  символы вентилей каждого типа, из которых состоит неоднородный компонент, которые заносятся в различные файлы с расширением .sym. Например, для ИС 533ТР2 должен быть создан один файл символа вентиля И-НЕ 533tr2a.sym и второй файл для вентиля НЕ 533tr2b.sym . Информация об упаковке каждого вентиля указывается по команде Enter/Packaging  data (EPNL). При этом в каждом файле .sym однотипные вентили автоматически именуются буквами А, В, С, ..., начиная с буквы А в каждом вентиле. Корректировка имен вентилей осуществляется затем для каждого файла .sym по команде Edit/Packaging  ta в режиме PCKG. Для этого в подрежиме SECTNMS этого режима всем вентилям неоднородного компонента присваивают уникальные имена. Например, если две вентиля первого типа автоматически получают имена А и В, то имена вентилей второго типа должны быть по команде Edit/Packaging  data изменены на С, D, ... Кроме того, в подрежиме PKGID вентилям разного типа присваивается одинаковый идентификатор упаковки (package ID), чтобы в дальнейшем упаковать их в один корпус. Обычно в качестве этого идентификатора для символов вентилей неоднородного компонента указывается имя файла корпуса (без расширения .prt). Заметим, что по умолчанию идентификатору упаковки присваивается имя файла символа (без расширения .sym) - этого достаточно при создании символов однородных компонентов.

Редактирование имен выводов неоднородного компонента удобнее выполнить с помощью программы Component Information Editor.

в) Особенности  создания символов дискретных компонентов

Отличия от создания символа ИС состоят в следующем.

Рисунок контура компонента вводится по командам Draw. Текстовые обозначения на УГО дискретных компонентах обычно не наносятся. Имя дискретного компонента на слое DEVICE заносить не имеет смысла в связи с тем, что номенклатура символов дискретных компонентов невелика (например, все постоянные резисторы имеют одно и то же изображение). Поэтому создание SYM-файлов подобных дискретных компонентов с помощью программы Library Maintenance не требуется.

Точки расположения выводов указываются  по команде Enter/Pin. Однако имена и номера выводов дискретных компонентов на чертеж не выносятся, хотя для системы P-CAD эта информация необходима. Поэтому при запросе места расположения имени вывода

Select pin name location

(Выберите место расположения  имени вывода)

после установки курсора в выбранную  точку нажимается кн. 2 мыши или [Esc]; в результате введенное имя вывода не будет видно.

Номера выводов указываются  по команде Enter/Packaging  data на слое ATTR2, чтобы сделать их невидимыми (перед вводом этих номеров слой ATTR2 активизируется вручную на строке состояний).

Место расположения позиционного обозначения  указывается вне контура  элемента. Для горизонтального резистора его помещают обычно сверху ближе к левому выводу резистора, для вертикальных резисторов - вверху справа или слева от контура.

Информация об упаковке вводится, как и для ИС. Состав же атрибутов несколько иной.

Все атрибуты вводятся по команде  Enter/Attribute. По этой команде по умолчанию активизируется слой ATTR. На нем целесообразно нанести атрибут SPP1 или VAL. С помощью нестандартного атрибута VAL рекомендуется указывать алфавитно-цифровое обозначение компонента, в котором, к сожалению, не допускаются буквы кириллицы. Это характерно для диодов, транзисторов, трансформаторов и т.п., например, для транзистора КТ315Б можно ввести атрибут VAL=KT315B. Для таких элементов, как резисторы, конденсаторы и т.п. с помощью атрибута VAL можно задать их номиналы. Причем в символе рекомендуется ввести атрибут в виде записи VAL= value с тем, чтобы после нанесения символа данного компонента на принципиальную схему отредактировать этот атрибут по команде Edit/Attribute, указав конкретное значение сопротивления, емкости и т.п. (редактировать атрибуты проще, чем создавать их вновь для каждого компонента схемы).

Однако для обеспечения возможности  схемотехнического моделирования  с помощью программы  PSpice необходим стандартный атрибут SPP1. С его помощью задается описок параметров математической модели компонента или имя такой модели. Например, резистор может иметь атрибут SPP1=0.56k, источник постоянного напряжения - SPP1="DC 6v". транзистор КТ315Б - SPP1=KT315B (здесь буквы кириллицы не допускаются). Однако на символах дискретных компонентов разумно в качестве значения этого атрибута указывать текстовые переменные вида SPP1=value (для параметров, принимающих числовые значения) или SPP1=model (для указания имени математической модели) с последующим редактированием при вводе принципиальной схемы. Если вводятся оба атрибута SPP1 и VAL, то видимым необходимо сделать один из них, обычно атрибут VAL.

Кроме того. резисторы должны иметь  атрибут RVALUE=<conporne/7enne>, который используется в программе Electrical Rules Check для диагностики ошибок, связанных с отсутствием резистора нагрузки в цифровых ИС с открытым коллектором,

Многие компоненты схемы, такие  как резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы, могут иметь одинаковые символы, но различные корпусы в зависимости от их типа и значений параметров. К сожалению, для таких компонентов для каждого корпуса приходится создавать соответствующий файл .sym, в котором с помощью атрибутов PRT и TU указывается имя файла корпуса и номер технических условий (последнее не обязательно). В качестве альтернативы имя файла корпуса каждого такого компонента можно вручную вводить непосредственно в базе данных принципиальной схемы с помощью атрибута PRT, что достаточно неудобно.

В заключение обсудим способы нанесения на принципиальную схему символов с горизонтальной и вертикальной ориентацией. Эту возможность можно предусмотреть на этапе создания библиотеки символов. Вводя его на схему с поворотом против часовой стрелки на 90" , получим вертикальное изображение резистора, на котором позиционное обозначение и номинал располагаются в одну строку по вертикали. Если эти надписи необходимо расположить в две строки, то необходимо создать специальный символ вертикального резистора (файл resv.sym). Заметим, что вращение горизонтального резистора на 90 " по часовой стрелки и вертикального резистора в любом направлении недопустимо - получится неверное взаимное расположение позиционного обозначения и номинала резистора. Для ввода компонента по команде Enter/Component с поворотом необходимо в строке состояний выбрать нужную ориентацию (0 Deg, 90 Deg, 180 Deg или 270 Deg) или задать значения угла ориентации Angle с дискретностью 45 " . Однако, на многих предприятиях предпочитают включать в состав библиотек только символы компонентов с одной ориентацией, а при вводе их на схему с поворотом наносить позиционные обозначения компонентов как их имена по ЕСКД по команде Name/Component (если это не противоречит требованиям программ моделирования). Заметим, что по команде Move/Attribute можно повернуть позиционное обозначение компонента и его другие атрибуты, выбирая соответствующую ориентацию 0. 90. 180 или 270".

Помимо ввода символов компонентов с поворотом полезно использовать возможность зеркального отражения символа относительно вертикальной оси по команде Enter/Component (прямоугольник у символа «Mirror в строке состояний зачернен). При отражении символа надписи сохраняют нормальную ориентацию.

 

 

 

5. Разработка технологии сборки устройства.

Проектирование технологического  процесса  сборки  и монтажа любой радиоэлектронной аппаратуры начинается с тщательного изучения  представленных исходных данных (ТУ и технические требования, комплекта конструкторской документации,  программы выпуска, условий  запуска в производство и т.д.).  На основании этого делается заключение о пригодности изделия к промышленному выпуску. На данном этапе основным критерием, определяющим пригодность аппаратуры к промышленному  выпуску,  является  технологичность  конструкции.

1. Отработка конструкции на технологичность и взаимозаменяемость.

 

Под технологичностью  конструкции  (ГОСТ  18831-73) понимают совокупность ее свойств,  проявляющихся в возможности  оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической  подготовке производства,  изготовлении,  эксплуатации и  ремонте  по сравнению с соответствующими показателями конструкций изделий того же назначения при обеспечении заданных показателей качества.

Отработка конструкций  на  технологичность  в соответствии с ГОСТ 14.201-73 ЕСТПП включает:

1) комплекс  работ  по снижению  трудоемкости и себестоимости  изготовления изделий:

- повышение серийности посредством  стандартизации,  унификации и  группирования изделий  и   их  элементов  по  конструктивным  признакам;

- ограничение номенклатуры элементов и применяемых  материалов;

- преемственность освоенных   в  производстве  конструктивных  решений;

- снижение массы изделий;

- применение  высокопроизводительных  типовых технологических процессов  и средств технологического оснащения;

2) комплекс работ по снижению трудоемкости, цикла и стоимости ремонта при эксплуатации:

- рациональным   выполнением   конструкций,   обеспечивающим  удобство технического обслуживания  и ремонта;

-  повышением надежности и  ремонтопригодности конструкции.

Вид изделия,  объем выпуска, тип производства и уровень развития науки и техники являются главными факторами,  определяющими требования к технологичности конструкции изделия. Для оценки технологичности конструкции используются многочисленные показатели, которые делятся на качественные и количественные. К качественным относятся взаимозаменяемость, регулируемость, контролепригодность и инструментальную доступность конструкции [6].  Количественные показатели  согласно  ГОСТ 14.201-73 ЕСТПП классифицируются следующим образом:

1. базовые (исходные) показатели  технологичности конструкций, регламентируемые  отраслевыми стандартами;

2. показатели  технологичности  конструкций,  достигнутые при  разработке изделий;

3. показатели уровня технологичности  конструкций, определяемые как отношение  показателей  технологичности  разрабатываемого изделия к соответствующим значениям базовых показателей.

При выборе   показателей   технологичности   согласно   ГОСТ14.202-73 ЕСТПП учитывают, что они  могут быть:

1. по значимости - основными и дополнительными;

2. по   количеству   характеризуемых    признаков   -   частными   и комплексными;

3. по способу выражения - абсолютными и относительными.

Номенклатура показателей технологичности  конструкций выбирается  в зависимости  от базы изделия,  специфики и сложности конструкции,  объема выпуска, типа производства и стадии разработки конструкторской документации.  Значения относительных частных показателей технологичности должны находиться в пределах 0 < K< 1.

Номенклатура показателей  технологичности сборочных единиц и блоков РЭА установлена отраслевым стандартом.  В соответствии  с ним все блоки РЭА условно разбиты на 4 класса:

- радиотехнические, к которым относятся приемно-усилительные приборы и блоки,  источники питания,  генераторы сигналов,  телевизионные блоки;

- электронные, к которым относятся логические и аналоговые блоки оперативной памяти, блоки автоматизированных систем управления и электронно-вычислительной техники,  где число ИМС больше или равно числу ЭРЭ;

- электромеханические, к ним относятся механизмы привода, отсчетные устройства, кодовые преобразователи;

- коммутационные - к этим устройствам относятся соединительные, распределительные блоки, коммутаторы.

В нашем случае устройство относится  к радиотехническим блокам. Анализ устройства на технологичность проводится с целью проверки, насколько изделие обеспечивает следующие требования:

- максимальное  использование в конструкции изделия стандартных, нормализованных и заимствованных деталей и узлов;

- механизацию и автоматизацию отдельных технологических операций и всего процесса в целом;

- применение наиболее прогрессивных методов выполнения заготовительных, сборочных и контрольных операций;

- обоснованное  определение классов чистоты и точности изготовления деталей и узлов;

- минимальное количество применяемых марок и типоразмеров материалов;

- применение типовых технологических процессов;

- использование стандартной и нормализованной технологической оснастки и оборудования.

Анализ и отработка  конструкции  изделия  на  технологичность должны  проводится с учетом программы его выпуска и конкретных условий завода-изготовителя.  Для оценки технологичности конструкции применяется  система  относительных частных показателей К_i и комплексный показатель К,  рассчитываемый по средневзвешенной величине относительных  частных показателей с учетом коэффициентов f_i,  характеризующих весовую значимость частных показателей, т.е. степень их влияния на трудоемкость изготовления изделия.

Для каждого блока определяется 7 показателей технологичности [20]. Затем  на основании расчета всех показателей вычисляют комплексный показатель технологичности:

 

,                                                 (5.1.1)

 

где К_i - рассчитываемые показатели; j_i - степень влияния.

Коэффициент технологичности должен  находиться  в пределах 0< К < 1. Блок ввода изображения относится к классу радиотехнических блоков, так как число микросхем, используемых в нем, меньше, чем дискретных радиоэлементов.

Произведем расчет следующих показателей  технологичности, свойственных аппаратуре данного класса:

 

1. Коэффициент автоматизации и механизации монтажа:

 

                                                   (5.1.2)

 

где Н_м.м - количество монтажных соединений,  которые осуществляются  механизированным  или  автоматизированным способом;

             Н_м - общее количество монтажных соединений.

 

 

2. Коэффициент автоматизации и  механизации подготовки ИЭТ к  монтажу:

 

,                                       (5.1.3)

 

          где Н_м.п.ИЭТ - количество ИЭТ в штуках, подготовка выводов которых осуществляется механизированным или автоматизированным способом;

                 Н_п.ИЭТ - общее количество ИЭТ, которые должны подготавливаться к монтажу в соответствии  с требованиями конструкторской документации.

 

 

3. Коэффициент освоенности деталей и сборочных едениц:

 

,                                                (5.1.4)

 

где Д_т.з  - количество типоразмеров заимствованных деталей и сборочных единиц, ранее освоенных на предприятии;

          Д_т - общее количество  типоразмеров деталей и сборочных единиц.

K_осв =0,

 

4. Коэффициент применения микросхем  и микросборок в блоке:

 

,                                    (5.1.5)

 

где K_э.мс - общее количество дискретных элементов, замененных микросхемами  (ИМС) и установленных на микросборках (МСБ);

            Н_иэт - общее число ИЭТ, не вошедших в ИМС.

Поскольку разрабатываемое устройство содержит ИМС большой и сверхбольшой степени интеграции, содержащих до нескольких десятков тысяч элементов, К_м.с практически не будет отличаться от единицы.

 

 

5. Коэффициент повторяемости печатных  плат:

 

,                                        (5.1.6)