Главная/

Радиоэлектроника, компьютеры и периферийные устройства. /

Схемотехническое и функциональное проектирование вакуумной коммутационной аппаратуры

         МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОННОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

                                  Для служебного пользования

                                  Экз. N _______

                                  На правах рукописи

                                  УДК 621.52/.646:658.5

                    я1БАТРАКОВ ВАСИЛИЙ БОРИСОВИЧ

         я2СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

                я2ВАКУУМНОЙ 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