Возможность изготовления разрабатываемой аппаратуры закладывается на этапе проектирования. Конструктор должен иметь четкое представление о технологии и правильно ее использовать. Часто одни и те же элементы и узлы конструкции могут быть изготовлены из различных материалов и иметь различные конструктивные исполнения. Для их изготовления используются различные технологические процессы. Так, корпус прибора можно выполнить в виде сборочной единицы, состоящей из нескольких простых деталей, изготовленных штамповкой, либо в виде одной сложной детали, полученной литьем под давлением. Варианты конструкции детали могут отличаться и материалами: например, корпус литьем под давлением можно изготовить из алюминиевого, цинкового сплавов или пластмассы.
При разработке рабочих чертежей необходимо учитывать все требования к конфигурации и материалу детали. Так, для литых деталей неправильно выбранное направление уклонов, наличие отверстий в боковых стенках, отсутствие закруглений делают невозможным или неэкономичным их изготовление (рисунок 33).
Одним из важнейших свойств конструкции является технологичность, которая согласно ГОСТ 18831–73 определяется как «совокупность свойств конструкции изделия, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте по сравнению с соответствующими показателями однотипных конструкций изделий того же назначения при обеспечении установленных значений показателей качества и принятых условиях изготовления, эксплуатации и ремонта». Технологичной называют такую конструкцию, которая, полностью отвечая предъявляемым требованиям к изделию, может быть изготовлена с применением наиболее экономичных (при принятом типе и масштабе производства) технологических процессов.
Согласно ГОСТ 14.205–73 технологичность конструкции изделия разделяется на две части: производственную и эксплуатационную.
Производственная технологичность конструкции проявляется в сокращении затрат, средств и времени на конструкторскую и технологическую подготовку производства, а также на процессы изготовления, в том числе контроля и испытаний.
Рисунок 33 – Обеспечение технологичности литых деталей
серийного производства: а, б – конструктивные уклоны, в – технологические уклоны, г, д, з – устранение поднутрений, е, ж – закругление углов
Эксплуатационная технологичность конструкции изделия проявляется в сокращении затрат времени и средств на техническое обслуживание и ремонт изделия.
Главными факторами, определяющими требования к технологичности конструкции, являются вид изделия, объем выпуска и тип производства.
От вида изделия зависят главные конструктивные и технологические признаки, обусловливающие основные требования к технологичности конструкции.
Объем выпуска и тип производства определяют степень технологического оснащения, механизации и автоматизации технологических процессов и специализацию всего производства.
Проектируя аппаратуру, конструктор должен учитывать основные пути повышения технологичности.
1 Сокращение количества деталей прибора без усложнения их конструкции. Чем меньше количество деталей в приборе, при прочих равных условиях, тем меньше затраты на подготовку производства и на изготовление изделия.
2 Максимальное использование деталей и узлов, ранее освоенных в производстве.
3 Унификация деталей и узлов данного прибора, обеспечивающая увеличение применяемости одних и тех же узлов в разных частях конструкции данного изделия. Ограничение количества типоразмеров деталей и узлов.
4 Сокращение количества типоразмеров отверстий, резьб, фасок. Это в значительной степени ограничивает набор применяемых инструментов и контрольно-измерительных средств.
5 Расчленение изделия на самостоятельно собираемые и взаимозаменяемые функциональные узлы. Сборка узлов производится параллельно, что сокращает ее трудоемкость, увеличивает возможности специализации и кооперации. Модернизация узлов при этом возможна без существенного изменения всей конструкции.
6 Назначение точности изготовления и шероховатости поверхности в полном соответствии с эксплуатационными требованиями изделия.
7 Обеспечение взаимозаменяемости.
8 Правильный выбор конструкции компенсационных звеньев, обеспечивающих упрощение регулировочных работ.
9 Компоновка прибора, обеспечивающая удобство и простоту сборки при минимальном числе положений прибора в процессе сборки. Выполнение сборочных операций при одном положении значительно упрощает технологическое оснащение, уменьшает брак, упрощает систему организации поточной сборки.
10 Выбор рациональной конфигурации деталей, обеспечивающей:
– достаточную жесткость детали, что упрощает процесс обработки, исключает влияние деформации на точность обработки;
– удобство установки в станке или приспособлении;
– доступность поверхностей и элементов для обработки и измерения;
– возможность обработки с помощью стандартного инструмента;
– простоту получения заготовок.
11 Конструирование деталей, сходных по конфигурации, размерам, характеру заготовок, сочетанию и взаимному расположению основных обрабатываемых поверхностей, точности размеров и чистоте поверхностей. Это позволяет типизировать основные технологические процессы.
12 Получение заготовок деталей высокопроизводительными методами: литьем в кокиль, под давлением, по выплавляемым моделям, холодной штамповкой, прессованием пластмасс, исключающими или сводящими к минимуму дальнейшую механическую обработку. Замена механической обработки высадкой, объемной штамповкой, калибровкой.
Применение высадки резко повышает производительность труда, дает экономию материала на 15...40 % и более высокую прочность детали. Замена фрезерования и ручной доводки зачисткой или калибровкой в штампах уменьшает трудоемкость в 10 раз.
13 Широкое внедрение деталей, изготовляемых из заменителей дефицитных и дорогих материалов, в частности из пластмасс.
14 Правильный выбор материалов в зависимости от способов обработки.
15 Установление рационального сортамента и номенклатуры применяемых материалов, использование ограничительных стандартов.
Технология является одним из последних звеньев в цепи создания РЭА, но она оказывает значительное влияние на предшествующие звенья: конструирование, разработку схем РЭА и принципа действия системы. Особенно существенно влияние технологии на конструкцию. В практике встречаются случаи, когда заведомо известно, какие технологические процессы должны быть использованы. Тогда конструирование ведется исходя из известных возможностей, которые дает рекомендованная к использованию технология. Часто выбор технологии по сути означает выбор принципа построения конструкции, которая тем не менее должна быть создана с учетом влияния всех факторов: среды, объекта установки, оператора и технологии изготовления. При этом конструирование может производиться без непосредственного участия технологов, если конструкторы имеют достаточно основательные сведения об используемых технологических процессах.
Однако при создании конструкций, построенных на новых принципах, часто бывает необходимо применить новую технологию, свойства и возможности которой еще недостаточно хорошо изучены. В этих условиях разработка конструкции должна осуществляться с непосредственным участием технологов при одновременной отработке и конструкции, и технологии. Отработка технологии обычно требует разработки и изготовления оборудования и приспособлений, связана с затратами времени, вызывает трудности освоения в производстве новых изделий.
Мы рассмотрели основные факторы (РТС, схемотехника, назначение, объект установки, человек-оператор, технология), влияющие на конструкцию РЭА (см. рисунок 29). Учет влияния каждого фактора требует применения соответствующих конструкторских решений. Сложность заключается в том, что факторы действуют в совокупности, могут быть взаимосвязаны, в то время как конструкторские решения часто противоречивы.
Литература
Основная
[1, 2, 3, 4, 8, 9, 10].
Дополнительная
[12, 27].
Тхоржевский,В. П. Конструирование и изготовление приборов для стран с тропическим климатом [Текст] / В. П. Тхоржевский. – М.: Машиностроение, 1971. – 376 с.
ГОСТ 15150-69.
Контрольные вопросы и задания
1 Что такое системный подход?
2 Что характеризует конструкцию РЭС как систему?
3 Перечислите факторы, влияющие на конструкцию РЭС.
4 Объясните зависимость конструкции РЭС от назначения, РТС, схемы, объекта установки, технологии, человека-оператора.
5 Объясните, как влияют температура, влажность, давление, пыль, песок, солнечная радиация, биологические факторы, вибрация, удары на конструкцию РЭС.
Глава 6 Конструкция ЭС как большая система
Конструкция ЭС как структурное образование (уровни разукрупнения РЭС). Базовые несущие конструкции. Классификация свойств конструкций РЭС.
