Конструктивная преемственность

Применение в разрабатываемой ВТ деталей и сборочных единиц, освоенных в промышленности, называется конструктивной преемственностью. Чем выше уровень преемственности ВТ, тем легче ее разработать и освоить в производстве. К конструктивной преемственности относится также установление ограничительных рядов чисел параметров (размеров и т. д.). Система предпочтительных чисел (ГОСТ 8032—84) создает известное ограничение при конструировании ВТ, основанное на применении ограниченного количества предпочтительных значений параметров, а не любых, получаемых в результате расчета. Расчетные значения округляются до ближайшего числа, предпочтительного с конструкторской или технологической точки зрения.

Использование конструктивной преемственности дает большой экономический эффект за счет исключения дополнительных затрат на разработку, освоение и изготовление ряда деталей, блоков и т. п. Преемственность дает преимущества как конструкторские, так и технологические. Для конструирования преемственность обеспечивает переход от конструирования по принципу «все заново» к конструированию на основе синтеза из готовых типовых изделий. Для технологии преемственность является предпосылкой применения методов крупносерийного производства к малым масштабам выпуска ВТ. Полное обновление конструкции и всей материальной оснастки технологических процессов оправдано только в тех случаях, когда устаревшая конструкция должна быть заменена принципиально новой. Формами конструктивной преемственности являются: унификация, нормализация и стандартизация.

Унификация есть процесс уменьшения числа конструкций, предназначенных для выполнения одних и тех же или сходных по характеру функций. Унификации могут подвергаться все структурные части конструкции ВТ (от детали до блока) и материалы. Однако унификация может охватывать конструкции только данного изделия или небольшой их группы одинакового или близкого по характеру назначения.

Нормализация — это ограничение разнообразия конструкций, предписываемое конструктору данного предприятия или отрасли промышленности. Требования нормализации состоят в применении уже разработанных, а в ряде случаев освоенных и выпускающихся деталей, сборочных единиц и блоков, в ограничении номенклатуры (для данного предприятия или отрасли) материалов, полуфабрикатов и типовых изделий.

Стандартизация — есть метод обязательного ограничения разнообразия и регламентирование единства качественных показателей промышленной продукции, классификации, терминологии, кодирования, технических требований, методов испытаний, требований к упаковке, транспортировке и т. п. Стандартизация устанавливает обязательные нормы на параметры продукции или производственный процесс с целью приближения качества изделий к уровню лучших образцов, обеспечивает однородность, взаимозаменяемость и снижает трудоемкость производства. В соответствии с единой государственной системой стандартизации в промышленности действуют стандарты трех категорий: государственные стандарты (ГОСТ), отраслевые стандарты (ОСТ) для изделий унифицированных в отрасли, и стандарты предприятий (СТП) для изделий, унифицированных на предприятии. ГОСТ как высшая форма стандартизации распространяется на все отрасли народного хозяйства. ОСТ обязателен для отдельных отраслей промышленности. СТП помимо установления унифицированных изделий имеют значение ограничителей применяемости материалов и комплектующих изделий.

Кроме государственных стандартов существуют международные стандарты, облегчающие развитие международной торговли, научных, технических и культурных связей. Международные стандарты, принятые при участии России, обязательны для конструктора. В прогрессивной идее конструктивной преемственности есть кажущаяся опасность консерватизма, когда новые, более совершенные конструктивные решения не будут применяться. Это действительно может иметь место, но до тех пор, пока не будет обоснован отказ от устаревшего фонда в связи с перспективностью предлагаемого нового конструктивного решения. Новое решение должно быть началом новой ветви преемственности.

Технологичность

Под технологичностью конструкции следует понимать такое сочетание конструктивно-технологических требований, которое обеспечивает наиболее простое и экономичное производство изделий при соблюдении всех технических и эксплуатационных требований. Стандартами Единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП), ГОСТ 14.201—83, перед разработкой технологических процессов предусмотрена обязательная отработка конструкций на технологичность. Основная задача такой отработки на технологичность состоит в повышении производительности труда, снижении материальных затрат и сокращении времени на проектирование, технологическую подготовку производства, изготовление, техническое обслуживание и ремонт изделия при обеспечении его высокого качества. Отработка конструкции на технологичность ведется конструкторами и технологами на всех стадиях разработки и изготовления изделия.

Главными факторами, определяющими требование к технологичности конструкции изделия, являются: вид изделия (деталь, сборочная единица, комплекс, комплект), который определяет его главные конструктивно-технологические признаки; объем выпуска и тип производства, характеризующие степень технологического оснащения, механизации и автоматизации технологических процессов.

Оценка технологичности конструкции может быть качественной и количественной. Качественная оценка характеризуется технологичностью конструкции обобщенно, на основании опыта специалистов-исполнителей (экспертов). Количественная оценка выражается показателем, численное значение которого характеризует степень удовлетворения требованиям технологичности конструкции. Количественная оценка рациональна только в зависимости от признаков, которые существенно влияют на технологичность рассматриваемой конструкции.

Для оценки технологичности конструкции используются относительные частные показатели K_i и комплексный показатель K, рассчитываемый по частным показателям с учетом коэффициентов j _i , характеризующих весовую значимость частных показателей, т. е. степень их влияния на трудоемкость изготовления изделия.

Значения K_i находятся в пределах 0 < K_i £ 1, при этом рост показателя соответствует более высокой технологичности изделия. Коэффициент j _i зависит от порядкового номера основных показателей технологичности, ранжированная последовательность которых устанавливается экспертно, и рассчитывается по формуле

j _i = i/2^i-1

где i—порядковый номер показателя в ранжированной последовательности.

Все сборочные единицы ВТ в зависимости от конструктивно-технологических особенностей условно разбиваются на следующие группы:

а) электронные блоки (логические, аналоговые, индикаторные, блоки оперативной памяти, генераторы сигналов, приемно-усилительные блоки и т. д.);

б) радиотехнические блоки (вторичные и стабилизированные источники питания, выпрямители и т. д.);

в) электромеханические и механические блоки (механизмы привода, кодовые преобразователи, волноводные блоки и т. д.);

г) коммутационно-распределительные блоки (коммутаторы, распределительные коробки, переключатели и т. д.).

Расчет комплексных показателей технологичности каждой группы изделий (сборочных единиц) ведут по конструктивным и технологическим базовым показателям, состав которых (не более семи) для каждого изделия согласно ГОСТ 14.201—83 устанавливается отраслевыми документами.

В качестве примера рассмотрим состав базовых показателей по весовой значимости и расчетные формулы для серийного производства электронных блоков.

1. Коэффициент использования микросхем

K_имс = Н_имс / Н_эрэ , j ₁ = 1,

где Н_имс — количество микросхем;

Н_эрэ — общее количество элементов радиоэлектроники (ЭРЭ).

2. Коэффициент автоматизации и механизации монтажа

К_ам = Н_ам / Н_м , j ₂ = 1,

где Н_ам — число монтажных соединений, которые выполняются механизированным или автоматизированным способом;

Н_м — общее число монтажных соединений.

3. Коэффициент автоматизации и механизации подготовки ЭРЭ к монтажу

К_{мп эрэ} = Н_{мп эрэ} / Н_эрэ , j ₃ = 0,75,

где Н_{мп эрэ} — количество ЭРЭ, которые подготавливаются к монтажу механизированным или автоматизированным способом (в это число включаются ЭРЭ, не требующие специальной подготовки к монтажу — микросхемы, реле, разъемы и т. д.).

4. Коэффициент автоматизации и механизации операций контроля и настройки электрических параметров

К_мкн = Н_мкн / Н_кн , j ₄ = 0,5,

где Н_мкн — число операций контроля и настройки, выполняемых механизированным или автоматизированным способом;

Н_кн — общее число операций контроля и настройки.

5. Коэффициент повторяемости ЭРЭ

К_{повт эрэ} = 1 – Н_{т эрэ} / Н_эрэ , j ₅ = 0,31,

где Н_{т эрэ} — количество типоразмеров ЭРЭ в изделии.

6. Коэффициент применяемости ЭРЭ

К_{п эрэ} = 1 – Н_{т ор эрэ} / Н_{т эрэ}, j ₆ = 0,187,

где Н_{т ор эрэ}— количество типоразмеров оригинальных ЭРЭ в изделии.

7. Коэффициент прогрессивности формообразования деталей

К_ф = Д_пр / Д, j ₇ = 0,11,

где Д_пр— число деталей, заготовки которых или сами детали получены прогрессивными методами формообразования (штамповкой, прессованием, порошковой металлургией, литьем по выплавляемым моделям, под давлением, пайкой, сваркой, склеиванием, из профилированного материала);

Д — общее число деталей.

Технологичность конструкции изделия оценивается комплексным показателем, определяемым на основе базовых показателей

,

где К_i — расчетный базовый показатель соответствующего класса блоков;

j _i — весовой коэффициент;

i — порядковый номер показателя;

n — число базовых показателей.

Уровень технологичности разрабатываемого изделия при известном нормативном K_н оценивают отношением достигнутого комплексного показателя к нормативному. Это отношение должно удовлетворять условию

K / K_н ³ 1

Нормативный комплексный показатель технологичности электронных блоков АСУ и ВТ K_н = 0,5 – 0,8.

В качестве изделий-аналогов для определения нормативного комплексного показателя принимают наиболее современные конструкции, разработанные с учетом новейших достижений науки и техники и выпускаемые серийно. К основным способам повышения технологичности конструкции изделий можно отнести:

а) сокращение числа деталей изделия без усложнения их конструкции;

б) максимальное использование деталей и сборочных единиц, ранее освоенных в производстве;

в) расчленение изделий на возможно большее число самостоятельно собираемых и взаимозаменяемых сборочных единиц;

г) соответствие параметров точности изготовления, и качества поверхности деталей эксплуатационным требованиям изделий;

д) компоновку, обеспечивающую удобство и простоту сборки изделия, а также доступ к его элементам при монтаже и ремонте;

е) широкое внедрение деталей, изготавливаемых из дешевых и недефицитных материалов, а также изготавливаемых прогрессивным методом.

Точность