Войти
Новый дизайн с учетом технологичности Дизайн с учетом технологичности (также иногда известный как дизайн для производства или DFM ) - это общая инженерная практика проектирования продуктов таким образом, чтобы их было легко производить. Эта концепция существует почти во всех инженерных дисциплинах, но реализация сильно различается в зависимости от технологии производства. DFM описывает процесс проектирования или разработки продукта с целью облегчения процесса производства с целью снижения затрат на его производство. DFM позволит устранить потенциальные проблемы на этапе проектирования, что является наименее затратным способом их решения. Другие факторы могут влиять на технологичность, такие как тип сырья, форма сырья, допуски на размеры и вторичная обработка, такая как отделка.
В зависимости от различных типов производственных процессов существуют определенные руководящие принципы для практики DFM. Эти инструкции DFM помогают точно определить различные допуски, правила и общие производственные проверки, связанные с DFM.
Хотя DFM применим к процессу проектирования, аналогичная концепция под названием DFSS (Дизайн для шести сигм) также практикуется во многих организациях.
In Процесс проектирования PCB, DFM приводит к набору руководящих принципов проектирования, которые пытаются обеспечить технологичность. Таким образом, возможные производственные проблемы могут быть решены на этапе проектирования.
В идеале, рекомендации DFM учитывают процессы и возможности обрабатывающей промышленности. Поэтому DFM постоянно развивается.
По мере того, как производственные компании развиваются и автоматизируют все больше и больше этапов процессов, эти процессы имеют тенденцию удешевляться. DFM обычно используется для снижения этих затрат. Например, если процесс может выполняться машинами автоматически (т.е. размещение и пайка компонентов SMT ), такой процесс, вероятно, будет дешевле, чем выполнение вручную.
Достижение высокоэффективных конструкций в современных технологиях СБИС стало чрезвычайно сложной задачей из-за миниатюризации. как сложность передовых продуктов. Здесь методология DFM включает в себя набор методов для изменения конструкции интегральных схем (IC), чтобы сделать их более технологичными, то есть улучшить их функциональный выход, параметрический выход или их надежность.
Традиционно, в эпоху до нанометров, DFM состояла из набора различных методологий, пытающихся обеспечить соблюдение некоторых мягких (рекомендуемых) правил проектирования, касающихся форм и многоугольников физическая схема интегральной схемы. Эти методологии DFM работали в основном на уровне полной микросхемы. Кроме того, было применено моделирование наихудшего случая на разных уровнях абстракции, чтобы минимизировать влияние изменений процесса на производительность и другие типы параметрических потерь урожая. Все эти различные типы моделирования наихудшего случая были по существу основаны на базовом наборе файлов параметров устройства для наихудшего случая (или угловых) SPICE, которые были предназначены для представления изменчивости характеристик транзистора во всем диапазоне изменений. в процессе изготовления.
Наиболее важные модели потери урожая (YLM) для ИС СБИС можно разделить на несколько категорий в зависимости от их природы.
После понимания причин потери урожайности следующим шагом будет сделать конструкцию максимально устойчивой. Для этого используются следующие методы:
Все это требует детального понимания механизмов потери урожайности, поскольку эти изменения противоречат друг другу. Например, введение избыточных переходных отверстий снизит вероятность проблем с переходными отверстиями, но увеличит вероятность нежелательных коротких замыканий. Следовательно, будет ли это хорошей идеей, зависит от деталей моделей потерь урожая и характеристик конкретной конструкции.
Целью является проектирование с меньшими затратами. Стоимость зависит от времени, поэтому конструкция должна минимизировать время, необходимое не только для обработки (удаления материала), но также и время настройки станка с ЧПУ, программирование ЧПУ, крепление и многое другое. действия, которые зависят от сложности и размера детали.
Если не используется 4-я и / или 5-я оси, ЧПУ может приближаться только к детали с одного направления. Одновременно необходимо обрабатывать одну сторону (это называется операцией или Op). Затем деталь нужно перевернуть из стороны в сторону, чтобы обработать все детали. Геометрия элементов определяет, нужно ли переворачивать деталь или нет. Чем больше операций (переворачивание детали), тем дороже деталь, поскольку это требует значительного времени на установку и загрузку / выгрузку.
Каждая операция (переворот детали) имеет время настройки, машинное время, время загрузки / выгрузки инструментов, время загрузки / выгрузки деталей и время для создания программы ЧПУ для каждой операции. Если деталь имеет только 1 операцию, то детали нужно загружать / выгружать только один раз. Если у него 5 операций, то время загрузки / выгрузки значительное.
Низко висящий плод сводит к минимуму количество операций (переворот детали), что дает значительную экономию. Например, обработка лицевой стороны небольшой детали может занять всего 2 минуты, а на настройку станка потребуется час. Или, если выполняется 5 операций по 1,5 часа каждая, но общее время станка составляет всего 30 минут, тогда 7,5 часов затрачиваются всего на 30 минут обработки.
Наконец, объем (количество деталей, обрабатываемых на станке) играет критически важная роль в амортизации времени настройки, программирования и других действий в стоимости детали. В приведенном выше примере деталь в количестве 10 может стоить в 7–10 раз больше стоимости в количестве 100.
Как правило, закон убывающей доходности проявляется в объемах 100–300, потому что время установки нестандартные инструменты и приспособления могут быть амортизированы до уровня шума.
Наиболее легко обрабатываемые типы металлов включают алюминий, латунь и более мягкие металлы. По мере того как материалы становятся тверже, плотнее и прочнее, например сталь, нержавеющая сталь, титан и экзотические сплавы, их становится все труднее обрабатывать, и на них требуется гораздо больше времени., что делает его менее технологичным. Большинство типов пластика легко обрабатываются, хотя добавление стекловолокна или углеродного волокна может снизить обрабатываемость. Пластики, которые являются особенно мягкими и липкими, могут иметь собственные проблемы с обрабатываемостью.
Металлы бывают всех форм. В случае алюминия, например, пруток и лист являются двумя наиболее распространенными формами, из которых изготавливаются детали. Размер и форма компонента могут определять, какую форму материала необходимо использовать. Для инженерных чертежей обычно указывается одна форма над другой. Пруток обычно составляет около 1/2 стоимости листа в расчете на фунт. Таким образом, хотя форма материала не связана напрямую с геометрией компонента, стоимость может быть устранена на этапе проектирования, указав наименее дорогостоящую форму материала.
Существенным фактором, влияющим на стоимость обработанного компонента, является геометрический допуск, с которым должны быть выполнены элементы. Чем жестче требуемый допуск, тем дороже будет обработка детали. При проектировании укажите наименьший допуск, который будет выполнять функцию компонента. Допуски должны быть указаны для каждого элемента отдельно. Существуют творческие способы конструировать компоненты с более низкими допусками, которые при этом работают хорошо, а также компоненты с более высокими допусками.
Поскольку обработка - это процесс вычитания, время удаления материала является основным фактором при определении стоимости обработки. Объем и форма удаляемого материала, а также скорость подачи инструментов определяют время обработки. При использовании фрезы прочность и жесткость инструмента, которые частично определяются отношением длины к диаметру инструмента, будут играть наибольшую роль в определении этой скорости. Чем короче инструмент относительно его диаметра, тем быстрее он может проходить через материал. Соотношение 3: 1 (L: D) или меньше является оптимальным. Если это соотношение не может быть достигнуто, можно использовать решение, подобное изображенному здесь. Для отверстий отношение длины инструмента к диаметру менее критично, но его все же следует поддерживать ниже 10: 1.
Есть много других типов функций, которые более или менее дороги в обработке. Как правило, обработка фасок обходится дешевле, чем радиусы на внешних горизонтальных кромках. Трехмерная интерполяция используется для создания радиусов на кромках, которые не находятся в одной плоскости, что в 10 раз дороже. Обработка канавок дороже. Функции, требующие меньших инструментов, независимо от соотношения L: D, более дороги.
Концепция Дизайн для проверки (DFI) должна дополнять и работать в сотрудничестве с Дизайн для технологичности (DFM) и Дизайн для сборки (DFA) для снижения стоимости производства продукта и повышения практичности производства. Бывают случаи, когда этот метод может вызвать календарные задержки, поскольку он требует много часов дополнительной работы, например, в случае необходимости подготовить презентации и документы для обзора проекта. Для решения этой проблемы предлагается, чтобы вместо периодических проверок организации могли принять структуру наделения полномочиями, особенно на стадии разработки продукта, когда высшее руководство уполномочивает руководителя проекта оценивать производственные процессы и результаты в соответствии с ожиданиями в отношении производительности продукта, стоимости, качество и время разработки. Однако эксперты указывают на необходимость DFI, поскольку он имеет решающее значение для производительности и контроля качества, определяя такие ключевые факторы, как надежность, безопасность и жизненный цикл продукта. Для компании по производству компонентов аэрокосмической отрасли, где проверка является обязательной, существует требование о пригодности производственного процесса для проверки. Здесь принят такой механизм, как индекс инспектируемости, который оценивает проектные предложения. Другим примером DFI является концепция совокупного подсчета соответствия диаграмм (диаграмма CCC), которая применяется при планировании проверок и технического обслуживания для систем, где доступны различные типы проверки и обслуживания.
Аддитивное производство расширяет возможности дизайнера по оптимизации конструкции продукта или детали (например, для экономии материалов). Конструкции, предназначенные для аддитивного производства, иногда сильно отличаются от конструкций, предназначенных для операций механической обработки или формовки.
Кроме того, из-за некоторых ограничений по размеру машин аддитивного производства, иногда связанные большие конструкции разделяются на более мелкие секции с функциями самостоятельной сборки или локаторами крепежа.
Общей характеристикой аддитивных методов производства, таких как моделирование наплавлением, является необходимость во временных опорных конструкциях для выступающих элементов деталей. Удаление этих временных опорных конструкций после обработки увеличивает общую стоимость изготовления. Детали могут быть спроектированы для аддитивного производства за счет устранения или уменьшения необходимости во временных опорных конструкциях. Это можно сделать, ограничив угол нависания конструкций до значения, меньшего, чем предел для данной машины, материала и процесса аддитивного производства (например, менее 70 градусов от вертикали).
 | В Wikibooks есть книга на тему: Практическая электроника / компоновка печатных плат |
