Условия, перечисленные в пунктах б и в, в подавляющем числе случаев могут быть выполнены конструктором без существенного усложнения аппаратуры. Не зависящими от конструктора являются условия, перечисленные в пунктах а и г. Следует отметить, что для многих категорий радиоэлектроннш аппаратуры эта условия выполняются.

При рассмотрении эффективности различных методов резервирования предполагалось, что отказавшие блоки или изделия не подлежат ремонту. Между тем условия эксплуатации многих категорий аппаратуры, например, работающей в стационарных условиях, позволяют производить ремонт отказавших блоков или изделий, когда работают резервные. Естественно, что в этом случае фактическая надежность аппаратуры, резервированной методом замещения, выше, чем полученная в результате расчетов по приведенным формулам, так как в некоторых случаях отказавший блок или изделие будут отремонтированы раньше, чем произойдет следующий отказ в аппаратуре. При этом повторный отказ изделия или однотипного блока даже при кратности резервирования т = \ не нарушит работы. Очевидно, что число таких случаев, когда ремонт закончен раньше, чем произошел следующий отказ, зависит от отношения Т^/Т^р, где - среднее время, затрачиваемое на отыскание и устранение неисправностей. Поэтому конструктор наряду с повышением средней наработки на отказ должен стремиться к тому, чтобы конструкция позволяла быстро находить и устранять неисправности.

Надежность аппаратуры нужно рассчитывать на всех этапах проектирования: по мере того как уточняются данные о количестве и типах используемых элементов, о конкретных условиях, в которых они работают, повышается достоверность полученных в результате расчета данных.

Надежность аппаратуры зависит от правильного соблюдения заданных условий эксплуатации, от своевременного и качественного проведения профилактического осмотра и ремонта. Статистические данные показывают, что до 25% отказов происходит по вине эксплуатирующего персонала. Поэтому в инструкциях по эксплуатации аппаратуры необходимо давать подробные правила эксплуатации, а также методику профилактического осмотра и ремонта.

Для достижения высокой надежности необходимо тщательно отработать схему и конструкцию изделия, обеспечив при этом соответствие его всем требованиям технического задания при изменениях параметров элементов, которые оговорены в технических условиях. Изделие, к которому предъявляют высокие требования по надежности, должно иметь достаточные запасы по основным параметрам в соответствии с нормами технического задания; параметры должны быть тщательно проверены при всех воздействиях, которые могуг возникнуть в процессе эксплуатации.

Высокую надежность может иметь только та аппаратура, при производстве которой широко используется автоматизация и механизация производственных процессов. Связано это с тем, что при ручных способах изготовления, например при ручной сборке и пайке, трудно добиться строгого соблюдения технологических режимов, обеспечивающих вы-

сокую- надежность. В связи с этим наибольшую надежность имеет радиоэлектронная аппаратура, в которш широко применяются микросхемы и микросборки (они рассмотрены далее).

§ 2.4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ

Приведенные в § 2.3 формулы позволяют оценить надежность аппара- туры на этапе, ее проектирования. Но эта оценка носит приближенный характер, так как надежность зависит от большого числа факторов, многие из которых не удается учесть при расчете. Поэтому надежность наряду с другими параметрами аппарата в обязательном порядке нужно оценивать экспериментально.

В § 2.1 говорилось, что отрезок времени между двумя отказами не может характеризовать надежность аппаратуры, так как моменты появления отказов носят случайный характер. Мерой надежности служит средняя наработка на отказ, когда промежутки времени между отказами усредняются. Поэтому чтобы оценить Гер, нужно провести длительные испытания, при которых общее время работы аппаратуры будет значительно больше, чем ожидаемое значение Гер . Чем больше длительность испытаний и чем больше отказов получено в результате этого, тем точнее Гер.оп отражает истинные свойства аппарата.

На графике 2.6 показана зависимость погрешности экспериментально полученного значения Гер on от числа отказов (числа усредненных интервалов между соседними отказами) рассчитанная при условии, что достоверность полученных результатов не ниже 90%. Из этого графика видно, что ошибка при экспериментальном определении Гер стремится к нулю, когда число отказов, полученное при испытаниях, стремится к бесконечности. При числе отказов, отличном от бесконечности, результаты эксперимента не будут точными. Допустим, что при испытании изделие проработало t= 1000 ч и при этом было получено и = 10 отказов. Тогда в соответствии с формулой (2.3) средняя наработка на отказ, получения в результате опыта, Гер.оп = 1000/10= 100 ч. В соответствии с графиком рис. 2.6 истинное значение средней наработки на отказ Г ср испытанного аппарата может отличаться от полученного в результате эксперимента на -f-61 и -35%, т.е. лежит в пределах 161-65 ч.

Сделанная оговорка о 90%-ной достоверности полученных результатов означает, что если проведено 100- серий испытаний до появления в каждой серии 10 отказов, то при 90 сериях Гер находится в пределах 161 - 65 ч, а при 10 сериях может быть вне этих пределов.

Из приведенного графика также следует, что экспериментальная оценка надежности аппаратуры требует боль-ши.С затрат времени. Так, если расчет-tfloe значение Гер = 1000 ч и погреш-

Рис. 2.6. Зависимость погрешности Тср.оп от числа отказов при испытаниях

ность при оценке этого значения не должна превышать +61 и -35%, то следует планировать испытания на 10 ООО ч.

Отметим, что один аппарат, работая по 24 ч в сутки, за год может проработать немногим больше 7000 ч. В большинстве случаев такие сроки испытагшй неприемлемы. Чтобы их сократить, испытания следует проводить не на одном, а на нескольких аппаратах. При этом оценку Гер дают, подставляя в формулу (2,3) суммарное время t, проработанное всеми аппаратами, и суммарное число отказов, полученное на всех аппаратах.

Условия, при которых проводятся испытания, должны быть максимально приближены к реальным условиям эксплуатации аппаратуры.

Испытания проводят повторяющимися циклами, в каждый из которых входит работа при всех видах воздействия, встречающихся в эксплуатации. Так, для самолетной аппаратуры, устанавливаемой вне герметизированного отсека, испытания должны предусматривать работу при повышенной и пониженной температурах, при пониженном давлении, при воздействии влаги, вибрации, ударов и т. д.

Однако необходамо отметить, что в реальньк условиях аппарат обычно подвергается комплексному воздействию внешних факторов. В рассмотренном примере возможно одновременное воздействие пониженной температуры, пониженного давления и вибрации; повышенной температуры и повьпиенной влажности и т. д. Поэтому испытания следует организовать так, чтобы аппарат подвергался комплексу воздействий.

Для проведения комплексных испытаний, создают специально оборудованные камеры, позволяющие осуществлять вибрацию при пониженной температуре, и т. д,

В отдельных случаях при отсутствии соответствующего оборудования вместо комплексных проводят испытания в условиях последовательного воздействия внешних факторов. Однако в этом случае количественные параметры надежности, полученные в результате испытаний, в меньшей степени характеризуют надежность изделия в реальных условиях эксплуатации.

Испытания на надежность дают возможность не только определить количественные значения характеристик надежности аппаратуры, но и выявить слабые места в схеме и конструкции аппарата. Если такие слабые места имеются, то при испытаниях на надежность появятся систематические отказы в одних и тех же участках схемы или конструкции. На основании анализа этих отказов коцструктор может предпринять необходимьш меры цо доработке аппарата еще до запуска его в производство.

Глава 3

КОНСТРУКТОРСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ

§ 3.1. виды ИЗДЕЛИЙ

1онструкторская документация на изделия всех отраслей промышленности разрабатывается в соответствии с единой системой конструкторской документации (ЕСКД). ЕСКД - это комплекс государственных стандартов, устанавливающий порядок разработки, оформления и обращения конструкторских документов. В настоящей главе .рассмотрены отдельные положения ЕСКД, дающие представление об этой системе.

При выполнении конкретных работ по разработке конструкторской документации конструктор должен руководствоваться соответствующими государстренными стандартами.

В соответствии с ЕСКД изделием называют любой предмет или на-бор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии.

Все изделия можно разделить на следующие четыре вида: детали, сборочные единицы, комплексы, комплекты. В зависимости от наличия в изделии составных частей изделия делят на специфицированные и не-специфицированные (сущность этого понятия разъяснена далее).

Детали, не имеющие составных частей, относят к неспецифицирован-ным изделиям Вое остальные изделия (сборочные единицьх, комплексы и комплекты) всегда имеют составные части и являются специфицированными,

Рассмотрим основные признаки, на основании которых каждое изделие относят к одной из четырех групп.

1. Деталь - изделие, изготовленное из одного кусш однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций, например валик из одного куска металла.

Материал, из которого изготовлена деталь, сам по себе может быть сложным, например кабель, имеющий жилу в несколько проволок и несколько слоев изоляции. Отрезок кабеля заданной длины является деталью, так как он изготовлен из однородного по наименованию и марке материала. Между тем два куска кабеля, спаянных между собой, уже не являются деталью, так как для их изготовления применена сборочная операция - пайка.

К деталям относят изделия, изготовленные из одного куска материала с применением местной пайки, сварки, склейки, сшивки и т. д Примером такой детали является коробка, согнутая из одного куска листового материала, стенки которой соединены сваркой, К деталям относят все указанные изделия, подвергаутью покрытию (покраска, хромирование), хотя для выполнения покрытия требуется уже другой материал.

2. Сборочная единищ - изделие, состоящее из двух или более составных частей, соединенных между собой на предприятии-изготовителе сборочными операциями (свинчиванием, клепкой, сваркой, сочленением, сшивкой, укладкой и т. п.).

Примером сборочных единиц является коробка, изготовленная из

нескольких кусков материала, соединенных сваркой, телефонный аппарат, комнатная телевизионная антенна и т. п.

К сборочным единицам относят изделия из пластмассы, имеющие арматуру, изготовленную из другого материала

В состав сборочнш единицы могуг входить детали, другие сборочные единицы и комплекты.

3. Комплекс - два или более специфицированных изделия, не соединенные на предприятии-изготовителе, но предназначенные для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций. Каждое из изделий, входящих в комплекс, должно служить для выполнения одной или нескольких основных функций, установленных для всего комплекса. Примером комплекса являются связной приемник, состоящий из двух блоков (блока питания и блока приемника), которые соединяются у потребителя кабелем; ракета и устройство, передающее на нее радиосигналы управления, и т. п.

В комплекс кррме изделий, выполняющих основные функции, могут входить детали, сборочные единицы и комплекты, предназначенные для выполнения вспомогательных функций. К числу таких изделий можно отнести детали и сборочные единицы, необходимые для монтажа изделия на месте эксплуатации, комплект запасных частей и т. п.

4. Комплект - два или более изделия, не соединенные на предприятии-изготовителе, но имеющие общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера напримф комплект запасных частей, комплект инструмента и принадлежностей и т. п.

Часто встречаются случаи, когда к детали или сборочной единице, предназначенной для выполнения некоторой основной функции (например, осциллографу), придают другие сборочные единицы или детали, выполняющие вспомогательные функции (запасные части, инструменты), причем эти вспомогательные изделия не соединены с основными. Такую совокупность изделий относят к комплектам. В состав комплектов могут входить детали, сборочные единицы и другие комплекты.

В конструкции радиоэлектронной аппаратуры щироко используют изделия, которые выпускают специализированные предприятия. К числу таких изделий относят, например, резисторы, конденсаторы, полупроводниковые приборы и т. п. Предприятие-изготовитель радиоэлектронной аппаратуры получает их в готовом виде. Такие изделия назьшают покупными:

§ 3.2. СТАДИИ РАЗРАБОТКИ КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ ИЗДЕЛИЯ

Разработка конструкторской документации начинается с разработки технического задания (ТЗ). Техническое задание должно содержать данные о назначении изделия, его тактико-технических характеристиках, условиях эксплуатации, показателях качества, технико-экономических характеристиках, составе конструкторской документации и стадиях ее разработки.

После согласования и утверждения технического задания заказчиком и разработчиком оно становится документом, на основании которого выполняются все остальные этапы работы.,

Следующей стадией разработки является техническое предложение. На этой стадии производится анализ технического задания, сравнительная оценка разрабатываемого и существующих изделий, оценка различных вариантов возможного рещения поставленной задачи. На основании этих материалов дается техническое, а также технико-экономическое обоснование целесообразности разработки конструкторской документации нового изделия. Работа над техническим предложением заканчивается рассмотрением и утверждением его заказчиком.

Следующая стадия - разработка документации эскизного проекта. На этой стадии выбирают оптимальные варианты исполнения изделия, его структурную схему и принцип конструктивного исполнения. Для этого делают необходимые расчеты, разрабатывают схемы, разрабатывают эскизы, изготавливают и испытывают макеты отдельных частей или всего изделия, выбирают основную элементную базу, на которой будет построена схема изделия (полупроводниковые приборы, микросхемы и т. п.). Документация эскизного проекта должна содержать данные о назначении изделия, его основных параметрах и габаритных размерах. Рассмотренный и утвержденный заказчиком эскизный проект является основанием для выполнения технического проекта..

Цель технического проекта - выработать окончательные технические рещения по схеме и конструкции, на основании которых можно приступить к выполнению комплекта рабочей документации. Для этого на этапе технического проекта производят полный расчет принципиальной схемы, разбивку изделия на блоки и субблоки, делают чертежи и изготавливают по ним конструктивный макет, который является прообразом будущего изделия. Этот макет подвергают всесторбнним испытаниям, по результатам которых вносят необходимые исправления в схему и конструкцию изделия. После утверждения технического проекта заказчиком приступают к разработке конструкторской документации опытного образца (опытной партии). Разработанная при этом документация должна удовлетворять всем требованиям, которые изложены далее.

По этой документации производят изготовление опытных образцов, которые разработчик подвергает испытаниям на соответствие всем требованиям технического задания (заводские испытания). По результатам испытаний вносят коррекцию в рабочую документацию и ей присваивают литф О. Положительные результаты заводских испытаний служат основанием для предъявления образцов на государственные испытания, которые проводит государственная комиссия.

По замечаниям, сделанным в результате государственных испытаний, в конструкторскую документацию вносят коррекцию и документации присваивается литер 0\.

После этого декументацию на изделие передают для подготовки серийного производства. При этом разрабатывают технологические процессы, конструируют и изготавливают инструмент, приспособления и нестандартную измерительную аппаратуру.

По оснащенному таким образом технологическому процессу выпускают установочную серию изделия. По результатам выпуска и испытаний установочной серии производят корректировку конструкторской

документации, технологического процесса и изготовленного оборудования, а конструкторской документации присваивают литф А. После этого изготавливают и испытывают головную серию. По ее результатам корректируют конструкторскую документацию и присваивают ей литер Е Выполненная таким образом документация считается отработанной и проверенной при изготовлении изделия по зафиксированному и полностью оснащенному технологическому процессу.

§ 3.3. виды КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ И ЕЕ КОМПЛЕКТНОСТЬ

К конструкторским документам относят графические и текстовые документы, которые содержат данные, необходимые для разработки или изготовления, контроля, эксплуатации и ремонта изделий.

Конструкторские документы разделяют на проектньк и рабочие. Проектные документы содержат данные, необходимые для разработки изделия (техническое предложение, эскизный и технический проекты).

В состав рабочей документации могут входить следующие ввды конструкторских документов, которым присвоены соответствующие шифры (указаны в скобках):

а) чертеж детали (шифра не имеет);

б) сборочный Чертеж (СБ);

в) габаритный чертеж (ГЧ);

г) монтажный чертеж (МЧ);

д) схемы (шифр зависит от вида и типа схемы);

е) спецификация (шифра не имеет);

ж) ведомость спецификаций (ВС);

з) ведомость покупньк изделий (ВП);

и) технические условия (ТУ);

к) эксплуатационные документы (шифр зависит от вида документа); л) ремонтные документы; м) ряд других документов.

Из числа перечисленных документов обязательными являются чертежи деталей, сборочные чертежи - для сборочных единиц, спецификации - для сборочных единиц, комплексов и комплектов, В зависимости от конструктивных особенностей и назначения изделия для него разрабатывают кроме обязательных и другие виды документов. Например, для изготовления рукоятки переключателя достаточно иметь чертеж; для изготовления магнита электродинамического громкоговорителя кроме чертежа необходимо иметь технические условия, в которых должны быть приведены требования к электромагнитным характеристикам изделия, а также методы их проверки и другие сведения. Для радиоприемного устройства кроме чертежей и технических условий нужно иметь схему и эксплуатационные документы (формуляр или паспорт, техническое описание и иртрукцию по эксплуатации).

Рассмотрим основные понятия, определяющие комплектность конструкторских документов. Основной конструкторский документ изделия - это такой документ, который в отдельности или в совокупности с другими записанными в нем документами полностью и однозначно

определяет изделие и его состав. Для сборочных единиц, комплексов или комплектов за основной конструкторский документ принимают спецификацию. Для деталей основным конструкторским документом является чертеж детали. Если данное изделие входит в состав другого, более сложного изделия, то в спецификацию и другие документы этого более сложного изделия записывают обозначение основного конструкторского документа данного изделия.

Основной комплект конструкторских документов изделия--это комплект документов, относящихся ко всему изделию в делом. Например, основной комплект конструкторских документов приемного устройства включает спецификацию, сборочный чертеж, схему электрическую принципиальную, схему электрическую функциональную, технические условия, эксплуатационные документы и другие документы, относящиеся ко всему приемному устройству в целом. В основной комплект конструкторских документов не входят конструкторские документы составньк частей изделия,

Полный комплект конструкторских документов изделия включает:

1) основной комплект конструкторских документов на данное изделие;

2) основные комплекты конструкторских документов всех составных частей, входящих в состав данного изделия; 3) основные комплекты конструкторских документов всех составных частей, входящих в части, упомянутые в п. 2 и т. д.

Пример построения полного комплекта конструкторских документов приведен на рис. 3.1.

§ 3.4. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ

К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНСТРУКТОРСКИХ ДОКУМЕНТОВ

Чертеж детали и сборочный чертеж (СБ). Чертеж должен содержать изображение изделия и другие данные, необходимые для изготовления (сборки - для СБ) и контроля.

Количество проекций, видов, разрезов и сечений на чертеже должно быть минимальным, но достаточным для того, чтобы иметь полное представление о форме детали (для чертежа детали) и о взаимной связи соединяемьи частей (для сборочного чертежа). Чертежи деталей должны содержать сведения о форме, размерах, предельных отклонениях, чистоте поверхности, покрытии, материале и его свойствах после обработки (например, твердость после закалки). Количество сборочных чертежей должно быть минимальным, но достаточным для проведения по ним рационального процесса сборки и контроля изделия. Рабочие чертежи следует разрабатывать так, чтобы при их использовании требовался минимум дополнительных документов. Рабочие чертежи должны содержать минимум ссылок на другие документы.

Допускается давать в чертежах ссылки на стандарты, технические условия и другие документы, если они полностью и однозначно определяют соответствующие требования.

На рабочих чертежах не допускается давать технологические указания, за исключением случаев, когда существует единственный способ изготовления или контроля, который может гарантировать требуемое

спецификации комплекса

схемы

ведомость спецификаций

ведомость покупных изделий

I

технические условия

эксплуатационная доку-ментация

спецификация комплекса

спецификация сборочной единицы

I- I I I I

сборочный чертеж

схемы

спецификация комплекта

эксплуатационная документация

сборОЧНс.

единицы

J L

чертет детали

спецификация комплекта

чертеж детали

спецификация сборочной единицы

П I I ; I I I

чертеж детали

Рис. 3.1. итртлер построения полного комплекта конструкторской документации

комплекса:

/ - основной комплект конструкторских документов комплекса; 2 - основной комплект конструкторских документов сборочной единицы; 3 - основной комплект конструкюрских документов комплекта

качество изделия. Изделие должно бьпъ показано на чертеже с теми размерами и допусками, какие оно будет иметь после изготовления. Для изделий с покрытиями размеры и чистоту поверхности на чертежах показывают без учета покрытия. Но если оно влияет на сопряжение изделий (размеры и чистоту поверхности необходимо выдерживать с учетом покрытия), то соответствующие размеры и обозначения шероховатости отмечают знаком * и на поле чертежа в технических требованиях делают запись *Размеры и шероховатость поверхности после покрытия .

В одной из граф основной надписи чертежа детали помещают данные, характеризующие материал, из которого она должна быть изготовлена. Эти данные включают в себя наименование материала, марку, качественную характеристику (если она существует), номер стандарта или технических условий, по которым выпускается материал. Если деталь будет изготовлена из материала определенного сортамента, то в этой же графе должны содержаться наименование сортамента его размерная и качественная характеристики (если они существуют), номер стандарта или технических условий, устанавливающих сортамент. Например, сталь 20 ГОСТ 1050-74, круг 56 ГОСТ 2590-71.

Рабочие чертежи разрабатывают на каждую деталь. Допускается не делать чертеж на детали, изготовленные из сортового материала рез-

кой под прямым углом и ю листового материала резкой по периметру прямоугольника или окружности без последующей обработки, на несложные деревянные конструкции и на изделия индивидуального производства, размеры и форма которых определяются по месту расположения детали. В этом случае в сборочных чертежах и их спецификациях указывают данные, необходимые для изготовления и контроля таких деталей. Если сборочная единица должна изготовляться наплавкой на детали металла или сплава, опрессовкой их пластмассой, резиной и т. п., то на наплавляемый материал, на резиону или пластмассу отдельные чертежи не выпускают. В этом случае на сборочном чертеже показывают все необходимые размеры, допустимые отклонения и шероховатость поверхности.

Сборочный чертеж должен содержать размеры, предельные отклонения и другие параметр.! и требования, которые не обеспечиваются сопряжением поверхностей соединяемых изделий и должны быть выполнены или проконтролированы по этому чертежу, указания о характере сопряжения или способе соединения неразъемных соединений, а также номера позищий всех составных частей, совпадающие с номерами позиций в спецификации этого сборочного чертежа.

На сборочном чертеже должны быть указаны габаритные размеры Кроме того, следует указывать установочные и присоединительные размеры, к числу которых относятся координаты и размеры крепежных отверстий или элементов крепления, координаты и размеры элементов конструкции, которые служат для сопряжения по другому сборочному чертежу.

Сборочные чертежи разрешается выполнять упрощенно. На контурных очертаниях предметов допускается не изображать мелкие выступы и впадины, зазоры между стержнем и отверстием, фаски, скругления, проточки, выступы, накатки, если все эти упрощения не затрудняют пользование чертежом в процессе изготовления и контроля изделия.

Габаритный чертеж (ГЧ). Габаритный чертеж используется организацией, проектирующей размещение изделия на объекте, где ош будет эксплуатироваться. На габаритном чертеже изделие изображают так, чтобы были видны крайние положения перемещающихся частей. Изображение изделия показывают с максимальными упрощениями. Допускается не показывать элементы, незначительно выступающие за основной контур.

Количество видов на габаритном чертеже должно быть минимальным, но достаточным для того, чтобы дать исчерпывающее представление о внешних очертаниях предмета, о расположении элементов связи изделия с другими изделиями и об элементах настройки и управления (шкалы, ручки и т. д.). На габаритном чертеже проставляют габаритные, установочные и присоединительные размеры. Установочные и присоединительные размеры, определяющие связь изделия с другими изделиями, должны иметь предельные отклонения. Габаритные чертежи не предназначены для изготовления по ним изделия и не должны содержать соответствующих данных.

Спецификация. Это документ, определяющий состав сборочной единицы; комплекса или комплекта. Спецификацию составляют на все

2-168 . 33