ЛЕКЦИЯ 1

Техническая документация

На всех этапах жизненного цикла (разработка — производство — экс­плуатация) ЭА сопровождает техническая документация (ТД). Состав этой документации и ее содержание регламентируется Государственными стан­дартами. В настоящее время в стране действует большое количество стан­дартов, которые сгруппированы по направлениям жизненного цикла изде­лий в следующие комплексы:

единая система конструкторской документации (ЕСКД);

единая система технологической документации (ЕСТД);

единая система программной документации (ЕСПД);

единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП);

единая система защиты изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений (ЕСЗКС) и др.

Основная задача стандартизации — обеспечить единую нормативно- техническую, информационную, методическую и организационную основу проектирования, производства и эксплуатации изделий. При этом обеспечи­вается использование единого технического языка и терминологии, взаимо­обмен документацией между предприятиями без ее переоформления, со­вершенствование организации проектных работ, возможность автоматиза­ции разработки ТД с унификацией машинно-ориентированных форм документов, совершенствование способов учета, хранения и изменения до­кументации и др.

Единая система конструкторской документации

Государственные стандарты, входящие в ЕСКД, устанавливают взаи­мосвязанные единые правила и положения по порядку разработки, оформ­ления и обращения конструкторской документации на изделия, разрабаты­ваемые и выпускаемые предприятиями всех отраслей промышленности.

Конструкторские документы (КД) — графические и текстовые до­кументы, в отдельности или в совокупности определяющие состав и устрой­ство изделия и содержащие необходимые данные для его разработки и изго­товления, контроля, приемки, эксплуатации, ремонта, утилизации.

Стандартам ЕСКД присваивают обозначения по классификационному принципу. Номер стандарта составляется из цифры, присвоенной классу стандартов ЕСКД, одной цифры после точки, обозначающей классификаци­онную группу стандартов в соответствии с табл. 1.1, числа, определяющего порядковый номер стандарта в данной группе, и двузначной цифры (после тире), указывающей год регистрации стандарта. Например, обозначение стандарта ЕСКД «ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выпол­нению» имеет вид: ГОСТ 2.701—84, т. е. ГОСТ — категория нормативно- технического документа (государственный стандарт), 2 — класс (стандарты ЕСКД), 7 — классификационная группа стандартов, 01 — порядковый но­мер стандарта в группе, 84 — год регистрации стандарта.

Таблица 1.1. Классификационные группы стандартов в ЕСКД

К графическим конструкторским документам относятся: чертеж детали — изображение детали и другие данные, необходи­мые для ее изготовления и контроля;

сборочный чертеж (СБ) — изображение сборочных единиц и другие детали, необходимые для сборки и контроля;

чертеж общего вида (ВО) — определяет конструкцию изделия, взаи­модействие его основных частей и поясняет принцип работы изделия;

теоретический чертеж (ТЧ) — геометрическая форма (обводы) изде­лия и координаты расположения основных частей;

габаритный чертеж (ГЧ) — контурное изображение изделия с габа­ритными, установочными и присоединительными размерами;

электромонтажный чертеж (ЭМ) — данные для электрического монтажа изделия;

монтажный чертеж (МЧ) — контурное изображение изделия и дан­ные для его установки на месте эксплуатации;

установочный чертеж (УЧ) — данные для установки изделия; схема — составные части изделия в виде условных изображений или обозначений и связи между ними;

К текстовым конструкторским документам относятся: спецификация — определяет состав сборочной единицы, комплекса, комплекта;

ведомость спецификаций (ВС) — перечень всех спецификаций со­ставных частей изделия с указанием их количества и входимости;

ведомость ссылочных документов (ВД) — перечень документов, на которые имеются ссылки в КД на изделие;

ведомость покупных изделий (ВП) — перечень покупных изделий, примененных в разрабатываемом изделии;

ведомость разрешений применения покупных изделий (ВИ) — пере­чень покупных изделий, разрешенных к применению по ГОСТу;

ведомость держателей подлинников (ДП) — перечень организаций- хранителей подлинников примененных в изделии документов;

ведомость технического предложения (ВТ) — перечень документов, вошедших в техническое предложение;

ведомость эскизного проекта (ЭП) — перечень документов, вошед­ших в эскизный проект;

ведомость технического проекта (ТП) — перечень документов, во­шедших в технический проект;

пояснительная записка (ПЗ) — описание устройства и принципа дей­ствия разработанного изделия, а также обоснование разработки;

технические условия (ТУ) — требования к изделию, его изготовле­нию, контролю качества, приемке и поставке;

программа и методика испытаний (ПМ) — технические данные, под­лежащие проверке при испытании изделия, порядок и методы их контроля; таблица (ТБ) — данные, сведенные в таблицу;

расчет (РР) — расчеты параметров и величин, например, расчет раз­мерных цепей, расчет на прочность, расчет теплового режима и др.;

эксплуатационные документы — документы для использования при эксплуатации, обслуживании и ремонте изделия в процессе эксплуатации;

ремонтные документы — данные для проведения ремонтных работ на специализированных предприятиях;

инструкция (И) — указания и правила, используемые при изготовле­нии изделия (сборке, регулировке, контроле и т. п.);

патентный формуляр (ПФ) — документ, содержащий результаты па­тентного поиска, осуществленного при разработке изделия. В нем содер­жится оценка патентоспособности, патентная чистота и технический уро­вень разработанного изделия, материала, процесса, метода.

Единая система технологической документации

Государственные стандарты, входящие в ЕСТД, устанавливают взаи­мосвязанные единые правила и положения по порядку разработки, оформ­ления и обращения технологической документации, разрабатываемой и применяемой на предприятиях всех отраслей промышленности страны.

Технологические документы (ТД) — текстовые и графические доку­менты, в отдельности или в совокупности определяющие порядок изготов­ления изделия, проведения процессов и содержащие необходимые данные для контроля и приемки изделий.

Так же как в ЕСКД стандартам ЕСТД присваиваются обозначения на основе классификационного принципа. Номер стандарта составляется из цифры 3, присвоенной классу стандартов ЕСТД, одной цифры после точки, обозначающей подкласс (цифра 1 для изделий машино- и приборостроения), одной цифры, соответствующей классификационной группе стандартов в соответствии с табл. 1.2, числа, определяющего порядковый номер стандар­та в данной группе, и двузначной цифры (после тире), указывающей год ре­гистрации стандарта. Например, обозначение стандарта «ЕСТД. Правила оформления документов контроля. Журнал контроля технологического про­цесса» имеет вид: ГОСТ 3.1505—75, то есть ГОСТ — категория норматив­но-технического документа (государственный стандарт), 3 — класс (стан­дарты ЕСТД), 1 — изделие машино- или приборостроения, 5 — классифи­кационная группа стандартов, 05 — порядковый номер стандарта в группе, 75 — год регистрации стандарта.

Виды и правила проектирования ТД определяются видом производст­ва, на котором будут изготовляться или ремонтироваться изделия и его со­ставные части. В машино- и приборостроении в зависимости от назначения производства можно разделить на основное, вспомогательное и опытное. Основное производство — производство товарной продукции, вспомога­тельное — производство средств, необходимых для обеспечения функцио­нирования основного производства. Опытное производство — производст­во образцов, партий и серий изделий при проведении научно- исследовательских работ.

По типу производства разделяются на единичное, серийное и массовое.

По организации производства разделяют на поточное, групповое и установившееся.

По уровню применяемых средств автоматизации и механизации

производства разделяют на автоматизированное и механизированное.

Таблица 1.2. Классификационные группы стандартов в ЕСТД

По виду или признаку применяемого метода для изготовления (ремонта) изделия различают: литейное, прессовое, механообрабатываю- щее, термическое, сборочное, сварочное, гальваническое, лакокрасочное, полупроводниковое, вакуумное и другие производства.

Стадии разработки ТД определяются этапами разработки КД на изде­лие. На конструкторском этапе «Техническое предложение» ТД не разраба­тывается, на конструкторских этапах «Эскизный проект» и «Технический проект» ТД разрабатывается как «Предварительный проект». В отдельных отраслях промышленности существует «Директивная технологическая до­кументация», предназначенная не для изготовления, а для выполнения предварительных расчетов различного рода задач (инженерно-технических, планово-экономических, организационных) в целях определения возможно­сти размещения соответствующего заказа на том или ином предприятии.

Так как объем ТД при производстве изделий достаточно велик, все виды технологических документов классифицируют по назначению, носи­телю информации, виду вносимой информации, по принципу построения и специализации (рис. 1.2).

Основные технологические документы содержат различную инфор­мацию:

о комплектующих составных частях изделия и применяемых материалах;

о действиях, выполняемых исполнителями при проведении техноло­гических процессов и операций;

Рис. 1.2. Классификация технологических документов

о средствах технологического оснащения производства;

о наладке средств технологического оснащения и применяемых дан­ных по технологическим режимам;

о расчете трудозатрат, материалов и средств технологического ос­нащения;

о технологическом маршруте изготовления и ремонте;

о требованиях к рабочим местам, экологии окружающей среды и т. п.

Основные технологические документы используют, как правило, на рабочих местах. Вспомогательные технологические документы разрабаты­вают с целью улучшения и оптимизации организации работ по технологиче­ской подготовке производства. Производные технологические документы применяют для решения задач, связанных с нормированием трудозатрат, выдачей и сдачей материалов, полуфабрикатов и комплектующих изделий. Различают следующие виды технологических документов; ведомость технологических маршрутов (ВТМ) — сводная информация по технологическому маршруту изготовления изделия и его составных частей;

ведомость материалов (ВМ) — сводные подетальные нормы расхода материалов (основных и вспомогательных) на изделие;

ведомость специфицированных норм расхода материалов (ВСН) — сводные данные по специфицированным нормам расхода материалов на изделие;

ведомость удельных норм расхода материалов (ВУН) — удельные нормы расхода материалов, применяемых при выполнении процессов на покрытия;

ведомость применяемости деталей (сборочных единиц) в изделии (ВП) — указания о применяемости деталей (сборочных единиц) в изделии;

ведомость применяемости стандартных, покупных, оригинальных деталей и сборочных единиц (ВП/СОП) — то же, что и ВП;

ведомость сборки изделия (ВП/ВСИ) — порядок сборки изделия с учетом очередности входимости составных частей и их количества;

технологическая ведомость (ТВ) — указания по группированию де­талей и сборочных единиц по конструкторско-технологическим или техно­логическим признакам;

ведомость технологических документов (ВТД) — полный состав тех­нологических документов, применяемых при изготовлении изделия;

ведомость оснастки (ВО) — полный состав технологической оснаст­ки, применяемой при изготовлении (ремонте) изделия;

ведомость оборудования (ВОБ) — полный состав оборудования, при­меняемого при изготовлении (ремонте) изделия;

технологическая инструкция (ТИ) — описание часто повторяющихся приемов работы, действий по наладке и настройке средств технологическо­го оснащения, приготовлению растворов, электролитов, смесей и др., а так­же отдельных типовых и групповых технологических процессов (операций), маршрутная карта (МК) — сводные данные по составу применяемых операций, оборудованию, технологических документов и по трудозатратам на технологический процесс;

операционная карта (ОК) — операционное описание единичных тех­нологических операций;

паспорт технологический (ТП) — комплекс процедур по выполнению технологических операций исполнителями, технологическому контролю, контролю представителями заказчика или госприемки;

журнал контроля технологического процесса (ЖКТП) предназначен для контроля параметров технологических режимов, применяемых при вы­полнении операций на соответствующем оборудовании, и др.

Полный перечень видов технологических документов, а также их формы и правила построения читатель найдет в [17].

Особенности автоматизированного проектирования технической документации

При автоматизированном проектировании изделий конструкторские и технологические документы могут быть выполнены в визуальной форме, т. е. читаемые человеком, и в машинной (закодированной) форме, воспри­нимаемой только техническими средствами. Для документирования в сис­темах автоматизированного проектирования используют различные носите­ли информации: бумагу, перфокарты, перфоленты, магнитные ленты, маг­нитные и лазерные диски.

Учитывая неравномерность развития предприятий и различия в осна­щенности их средствами САПР, допускается в комплекте документации на изделие иметь:

документы, выполненные традиционным способом, вручную;

документы на носителях разного вида;

документы в визуально воспринимаемой и машинной форме.

Документация, полученная в средствах САПР машинным способом, может быть направлена в соответствующую базу данных, а оттуда — на ав­томатизированное предприятие по изготовлению и испытанию изделий.

1.3. Схемная документация

В общем объеме КД, выпускаемой в процессе разработки изделий, в том числе ЭА, существенное место занимает схемная документация.

Схема — графическая конструкторская документация, на которой в виде условных изображений или обозначений показаны составные части изделия и связи между ними.

Схемы применяют при изучении принципа действия механизма, при­бора, аппарата при их изготовлении, наладке и ремонте, для понимания свя­зи между составными частями изделия без уточнения особенностей их кон­струкции. Схемы являются исходным базисом для последующего конструи­рования отдельных частей и всего изделия в целом.

По виду элементов, входящих в состав изделия, связей между ними и назначения схемы подразделяют на виды (табл. 1.3) и типы (табл. 1.4). В соответствии с обозначениями, приведенными в таблицах, устанавливается код схемы. Так, схема ЭЗ — схема электрическая принципиальная, схема К2 — схема кинематическая функциональная и т. д.

Таблица 1.3. Виды схем Таблица 1.4. Типы схем

Составляющими частями схем являются:

элемент схемы — составная часть схемы, которая не может быть раз­делена на части, имеющие самостоятельное значение (микросхема, рези­стор, трансформатор и др.);

устройство — совокупность элементов, представляющая единую конструкцию (блок, модуль). В ряде случаев устройство может не иметь оп­ределенного функционального назначения;

функциональная группа — совокупность элементов, выполняющих определенную функцию и не объединенных в единую конструкцию;

функциональная часть — элемент, устройство или функциональная группа, имеющие строго определенное функциональное назначение;

функциональная цепь — линия, канал на схеме, указывающие на на­личие связи между функциональными частями изделия;

линия взаимосвязи — отрезок линии на схеме, указывающий на нали­чие связи между функциональными частями изделия;

линия электрической связи — линия на схеме, указывающая путь про­хождения тока, сигнала и др.

При проектировании ЭА используются следующие виды схем: структурные схемы (Э1), определяющие основной состав ЭА и ее функ­циональные части, их назначение и взаимосвязи. Их разрабатывают на началь­
ных стадиях проектирования ЭА, их используют как для разработки схем других типов, так и для общего ознакомления с ЭА;

функциональные схемы (Э2), поясняющие процессы, происходящие в отдельных функциональных частях и узлах ЭА. Они являются основой для разработки принципиальных схем и применяются при наладке, ремонте и эксплуатации ЭА;

пргтцтиальные схемы (ЭЗ), определяющие полный состав элементов и связей между ними и дающие полное представление о принципе работы от­дельных узлов и устройств ЭА. Эти схемы являются основой для разработки полного комплекта конструкторской документации на ЭА;

схемы соединений (Э4), показывающие соединения составных частей ЭА и определяющие провода, жгугы, кабели и другие соединительные изде­лия, а также места их присоединения и ввода. Их используют как при вы­пуске КД на ЭА, так и при ее ремонте и эксплуатации;

схемы подключений (Э5), показывающие внешние подключения ЭА. Эти схемы используют при монтаже ЭА на месте эксплуатации и при ее ремонте;

общие схемы (Э6), определяющие составные части ЭА и соединения их между собой на месте эксплуатации;

схемы расположения (Э7), устанавливающие взаимное расположение отдельных устройств ЭА, а также соединяющих их жгутов, кабелей и т. д.

При проектировании схем любых видов необходимо придерживаться правил, изложенных в соответствующих стандартах. Так, для схем цифро­вой техники схемы электрические выполняются по правилам, установлен­ным Государственными стандартами с использованием условных графических обозначений (УГО).

Рис. 1.3. Разметка поля чертежа

При большой графической насыщенности чертежей схем допускается делить поле листа на колонки, ряды, зоны или применять метод координат. При делении листа на зоны (рис. 1.3) колонки обозначают по верхней кромке листа слева направо по­рядковыми номерами с постоян­ным количеством знаков в номере (00,01,02,..., 10,..., 20), а ряды — по вертикали сверху вниз про­писными буквами латинского ал­фавита. Ширину колонки прини­мают равной ширине минималь­ного основного УГО элемента, а высоту ряда — основной мини­мальной высоте УГО. Обозначе­ние зоны состоит из обозначения

Обозначение

ряда и обозначения колонки, например, СОЗ, К12. Электрические связи с входными выводами показывают входящими линиями листа схемы, начи­ная с левой стороны или сверху листа. Связи с выходящими выводами по­казывают выходящими линиями, заканчивая их на правой стороне или внизу листа.

УГО элементов строятся на основе прямоугольника. В общем виде У ГО может содержать основное и два дополнительных поля (рис. 1.4). Раз­мер прямоугольного поля по ширине зависит от наличия дополнительных полей и числа помещенных в них знаков (меток, обозначения функций эле­мента), по высоте — от числа выводов, интервалов между ними и числа строк информации в основном и дополнительных полях. Согласно стандар­ту ширина основного поля должна быть не менее 10 мм, дополнительных — не менее 5 мм (при большом числе знаков в метках и обозначении функций элемента эти размеры соответственно увеличивают), расстояние между вы­водами — 5 мм, между выводом и горизонтальной стороной обозначения — не менее 2,5 мм и кратно этой величине. При разделении групп выводов ин­тервалом величина последнего должна быть не менее 10 мм и кратна 5 мм.

Выводы элементов делятся на входы, выходы, двунаправленные вы­воды и выводы, не несущие информации. Входы изображают слева, выходы справа, остальные выводы — с любой стороны УГО. При необходимости разрешается поворачивать УГО на 90° по часовой стрелке, располагая вхо­ды сверху, а выходы внизу.

Функциональное назначение элемента указывают в верхней части ос­новного поля УГО. Его составляют из прописных букв латинского алфавита, арабских цифр и знаков, записываемых без пробела (число знаков в обозна­чении функции не ограничивается). Обозначения основных функций приве­дены в табл. 1.5.

В дополнительных полях условного графического обозначения эле­ментов цифровой техники дается информация о функциональных назначе­ниях выводов, указатели, метки (табл. 1.6).

Таблица 1.5. Обозначения основных логических элементов

Для указания сложной функции допускается построение составной метки, образованной из основных меток. Например, функция «данные кон­трольные» отображается как DSO, «разрешение записи» — ERD, «строб считывания» — RDM.

Допускается в качестве меток вывода применять обозначения функ­ции, порядковый номер, а также весовые коэффициенты разрядов. Для ну­мерации разрядов в группах выводов к обозначению метки добавляют но­мера разрядов. Позиционное обозначение элемента схемы в общем случае состоит из вида, номера и функции элемента, записываемых подряд. Вид и номер элемента являются обязательной частью его буквенно-цифрового обозначения и присваиваются всем элементам и устройствам. Буквенные коды групп элементов схем приведены в табл. 1.7.

Таблица 1.6. Обозначение выводов

В качестве примера на рис. 1.5 приведен фрагмент схемы электриче­ской принципиальной, выполненной на интегральных микросхемах.

Правила разработки схем электрических других видов электронной аппаратуры определяются соответствующими стандартами [13, 15].

Рис. 1.5. Фрагмент схемы электрической принципиальной

Таблица 1.7. Буквенные коды групп элементов

1.4. Показатели конструкции ЭА

Большое разнообразие имеющихся в эксплуатации и на рынке ЭА требует от разработчиков этого вида техники знания наборов показателей, по которым возможно сравнивать существующие модели ЭА с разрабаты­ваемой. Безусловно, важнейшую роль при этом будут играть эксплуатаци­онные и экономические показатели. С ними непосредственно связаны пара­метры, характеризующие ЭА как объект конструкторско-технологической разработки. К таким показателям следует в первую очередь отнести сле­дующие:

(М)

Сложность конструкции ЭА

Сэш-ЩКМ + КМс),

где А/э — число составляющих ЭА элементов; Мс — число соединений; К\, К2 и Къ —масштабный и весовые коэффициенты соответственно.

Выражение (1.1) связывает число составляющих ЭА интегральных микросхем, полупроводниковых приборов, электрорадиоэлементов, элемен­тов коммутации с числом разъемных и неразъемных соединений между ними, что определяет габариты, массу, надежность и другие общие параметры ЭА.

Число элементов, образующих ЭА,

(1-2)

где Иу — число устройств в ЭА; Кп — число типов применяемых элементов; пл — число элементов /-го типа, входящих ву-е устройство. Объем ЭА

ут>

где Уы — общий объем интегральных микросхем и электрорадиоэлементов, образующих ЭА; Ус — объем, занимаемый всеми видами соединений; Ук — объем несущей конструкции, обеспечивающей прочность и защиту ЭА при транспортировании и эксплуатации; Ууг — объем теплоотводящего устройства.

Коэффициент интеграции, или коэффициент использования физиче­ского объема

<?и = Уы/У

характеризует степень использования физического объема ЭА элементами, выполняющими полезную функциональную нагрузку, т. е. непосредственно определяющими электрическую схему ЭА (<7„ всегда меньше 1 и приближа­ется к ней с использованием больших интегральных схем).

[УТ

(обозначения в индексах аналогичны обозначениям в выражении (1.2)). Общая мощность потребления ЭА

Общая масса ЭА, определяемая как сумма масс, входящих в состав ЭА устройств:

т = тс+ тн+ т^

где рI — мощность потребления /-го устройства. Для цифровых устройств потребляемая ими мощность зависит от средней мощности потребления электронных компонентов. Известно, что 80—90 % мощности потребления рассеивается в виде теплоты и определяет тепловой режим ЭА и соответст­вующие перегревы элементов конструкции.

Общая площадь, занимаемая ЭА,

где — площадь, требуемая для эксплуатацииу-го устройства ЭА.

Собственная частота колебаний конструкции (элемента, устройства или всей ЭА):

где К— коэффициент жесткости конструкции; т — масса конструкции ЭА.

Степень герметичности конструкции ЭА, определяемая количеством газа, истекшем из определенного объема конструкции за известный отрезок времени:

у

D = ^ДР,

где V0 — объем герметизированной части ЭА; тсл — срок службы ЭА; АР — избыточное давление газа в конструкции ЭА.

Вероятность безотказной работы ЭА p(t) и средняя наработка на отказ Тср — показатели надежности ЭА. Степень унификации ЭА

2 - 6721 33
где УУун — количество унифицированных элементов, а УУЭ — общее количе­ство примененных в ЭА элементов.

Коэффициент автоматизации конструкторских работ

где Л/а — количество конструкторских работ, выполненных с применением ЭВМ; М— общее число конструкторских работ при проектировании ЭА.

Важнейшим параметром, определяющим большинство эксплуатаци­онных, конструкторских и экономических характеристик разрабатываемой ЭА, является технологичность, общее понятие о которой приводится в гл. 6.