Схемотехническое и функциональное проектирование вакуумной коммутационной аппаратуры (135791)

Посмотреть архив целиком


МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОННОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ



Для служебного пользования

Экз. N _______

На правах рукописи

УДК 621.52/.646:658.5



 1БАТРАКОВ ВАСИЛИЙ БОРИСОВИЧ


 2СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

 2ВАКУУМНОЙ КОММУТАЦИОННОЙ АППАРАТУРЫ


Специальность 05.27.07. - Оборудование производства

электронной техники

Специальность 05.13.12. - Системы автоматизации

проектирования

Д и с с е р т а ц и я

на соискание ученой степени кандидата технических наук



Научный руководитель

кандидат технических наук, доцент

Львов Борис Глебович



Москва - 1992

.


- 2 -

СОДЕРЖАНИЕ


Введение .................................................... 4

1. Современное состояние работ по созданию вакуумной

коммутационной аппаратуры ................................ 10

1.1. Анализ связей ВКА с оборудованием электронной

техники. Основные требования, предъявляемые к ВКА ... 10

1.2. Функционально-структурный анализ ВКА ................ 15

1.3. Структурно-конструктивная классификация ВКА ......... 28

1.4. Аналитический обзор методов поискового

конструирования ..................................... 30

Выводы ................................................... 39

2. Системный анализ вакуумной коммутационной аппаратуры ..... 41

2.1. Системная модель ВКА при функциональном и схемо-

техническом проектировании .......................... 41

2.2. Функции и структура ВКА ............................. 42

2.3. Свойства ВКА и ее структурных составляющих .......... 55

2.4. Цели проектирования ВКА ............................. 62

2.5. Уравнение функционирования и критерии оптималь-

ности ВКА ........................................... 70

Выводы ................................................... 73

3. Разработка методологии схемотехнического и функционального

проектирования ВКА ....................................... 75

3.1. Методические основы функционального и схемотех-

нического проектирования ВКА ........................ 75

3.2. Методика параметрического анализа конструкций ВКА.... 76

3.3. Методика синтеза структур ВКА ....................... 80

3.4. Синтез и кинематический анализ механизмов ВКА ....... 94

3.5. Моделирование процесса функционирования ВКА .........109

Выводы ...................................................115



- 3 -


4. Создание новых конструкций ВКА на базе автоматизации

схемотехнического и функционального проектирования .......118

4.1. Программые средства анализа существующих конст-

рукций ВКА ..........................................118

4.2. Программные средства синтеза и анализа структур ВКА..121

4.3. Структурно-функциональная модель САПР ВКА на этапе

схемотехнического и функционального проектирования...124

4.4. Конструкции ВКА, разработанные на основе синтезиро-

ванных структур .....................................128

Выводы ...................................................135

Заключение ..................................................137

Литература ..................................................140

Приложения ..................................................157


.


- 4 -

ВВЕДЕНИЕ


Необходимость всесторонней интенсификации экономики нераз-

рывно связана с ускорением научно-технического прогресса, важ-

нейшими направлениями которого являются создание и освоение

принципиально новой техники и технологии, автоматизация и меха-

низация производства. Выполнение этих задач требует, в част-

ности, развития вакуумной техники, оказывающей определяющее вли-

яние на создание и производство изделий электроники и все более

широко используемой в других отраслях промышленности.

Разработка новых вакуумных технологий предъявляет к вакуум-

ному оборудованию повышенные требования, разнообразный и меняю-

щийся диапазон значений которых обуславливает необходимость мо-

дернизации и разработки новых конструкций его элементной базы, в

частности, вакуумной коммутационной аппаратуры (ВКА): клапанов,

затворов, натекателей, служащих для периодического сообщения и

герметичного перекрытия вакуумных коммуникаций и управления ва-

куумным режимом. Конструкцией и правильной эксплуатацией ВКА,

являющейся неотъемлемой частью вакуумных систем (ВС), в значи-

тельной степени определяется надежность работы вакуумного техно-

логического оборудования. (ВТО). Вместе с тем традиционное про-

ектирование, основанное на интуитивно-эмпирическом подходе,

исходя из уровня знаний конструктора, не удовлетворяет в полной

мере ужесточившимся требованиям к созданию ВКА (например, необ-

ходимости минимального воздействия потоков газовыделения и заг-

рязнений на технологическую среду оборудования производства из-

делий электронной техники, работе при температурах 600 - 800 К,

повышению показателей надежности в десятки раз и т.д.), что осо-

бенно заметно на примере цельнометаллической ВКА, показатели ка-

чества которой, начиная с начала 70-х годов по существу не улуч-



- 5 -

шаются. В связи с этим существующие конструкции громоздки, имеют

небольшой ресурс и наработку на отказ. Ситуация осложняется

отсутвием единого научно обоснованного подхода к проектированию

ВКА, что приводит к неоправданному ее многообразию, низкому ка-

честву конструкций и, как следствие, к отказам и простоям доро-

гостоящего оборудования при эксплуатации. Кроме того, проявля-

ется тенденция к значительному уменьшению сроков проектирования

ВКА, которая наряду с указанными факторами вызывает необходи-

мость автоматизации процесса проектирования.

Одним из выходов из сложившейся ситуации является разработ-

ка и применение новых развивающихся методик проектирования, поз-

воляющих генерировать множество различных технических решений и

проводить целенаправленный их поиск и выбор, исходя из техни-

ческого задания (ТЗ), имеющего жесткие и иногда полярные требо-

вания.

Изложенное определило цель настоящей работы, которой явля-

ется создание научно обоснованной методологии схемотехнического

и функционального проектирования ВКА, направленной на решение

проблем проектирования ВКА, с конкретной реализацией в виде но-

вых конструкций ВКА и программно-информационных средств, пред-

назначенных для анализа, синтеза и моделирования работы ВКА.

Принципиально функциональное и схемотехническое проектиро-

вание ВКА, заключающееся в синтезе и анализе ВКА на этапе техни-

ческого предложения и содержащее оценку свойств ВКА на основе

исследования процессов ее функционирования, генерацию и выбор

принципиальных технических решений, определяющих структуру ВКА с

учетом специфики ее функционирования в составе конкретной ВС,

можно представить в виде последовательности: цель проектирования

- функция - устройство (элементная структура), которая обуслав-

ливает необходимость формального описания структур, функций,



- 6 -

свойств, объектов для определения проектных целей в виде измене-

ния структур ВКА и определения связей свойств ВКА для построения

этих структур.

Более детально модель процесса проектирования ВКА на на-

чальных стадиях можно представить в виде алгоритма, укрупненная

блок-схема которого приведена на рис. 1.

Согласно представленной блок-схемы, ТЗ на разработку ВКА

определяется требованиями к ВС, являющейся для ВКА объектом бо-

лее высокого уровня, а начальным этапом создания ВКА является

поиск аналогов. Это объясняется нецелесообразностью разработки

новой конструкции ВКА при наличии среди существующих вариантов

ВКА конструкции, полностью удовлетворяющей предъявленным требо-

ваниям.

В случае отсутствия аналогов необходимо проанализировать ТЗ

для выявления заведомо завышенных требований с целью их смягче-

ния. Если данная процедура не приводит к нахождению аналога, то

переходят к поиску прототипа - конструкции ВКА, наиболее полно

соответствующей требованиям ТЗ. Сравнение параметров выбранной

конструкции ВКА с требуемыми (ТЗ) позволяет сформировать потре-

бительские цели проектирования ВКА в виде необходимости измене-

ния соответствующих значений параметров ВКА или ее структурных

составляющих.

Цели и критерии позволяют конструктору осуществлять направ-

ленный поиск и синтез технических решений ВКА. Исходя из целей,


Случайные файлы

Файл
9202-1.rtf
118872.rtf
164036.rtf
29186-1.rtf
90327.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.