Цифровой УКВ-приемник

низкую стоимость;

максимальную ремонтопригодность;

высокие эргономические показатели.

Особое внимание при конструировании радиоэлектронной аппаратуры уделяется технологичности конструкции отдельных узлов, деталей и приборов в целом, так как технологичность конструкции существенно сказывается на качестве сборки, ее трудоемкости и себестоимости. Необходимо стремится к тому, чтобы во вновь создаваемых конструкциях в максимальной степени использовались стандартные и нормализованные детали, а также детали и узлы из ранее спроектированных конструкций, с целью сокращения затрат на разработку и освоение.

Компоновка панели управления (панель передняя) имеет целью достичь внешней выразительности аппарата и разделить элементы управления по функциональному назначению.

При конструировании и компоновке должны быть учтены требования оптимальных функциональных связей между модулями и их стабильность и устойчивость, требования прочности жесткости, помехозащищенности и нормального теплового режима, требования технологичности, эргономики, удобства эксплуатации и ремонта.

Проектируемый прибор относится к переносной РЭА, поэтому необходимо стремится к тому, чтобы конструкция источника питания была удобной при эксплуатации, переноски и хранения. Поэтому считаю, что использование специально изготовленного корпуса целесообразнее, чем использование унифицированных корпусов. Корпус можно изготовить из пластмассы для уменьшения массы.

2.7 Компоновка прибора

2.7.1 Выбор метода конструирования прибора

Просмотрим конструкции блоков РЭА обработки цифровых сигналов, выполненные на элементной базе в виде ИС различного рода интеграции, в том числе БИС, СБИС и дискретных ЭРЭ. При проектировании современной РЭА на базе ИС применяют в основном три варианта конструкций блоков: книжный, разъемный и кассетный.

Книжный вариант конструкции блока - это пакет функциональных узлов, шарнирно соединенных между собой. Электрическое соединение узлов в таком блоке осуществляется с использованием объединительной платы гибкими печатными, ткаными или опрессованными кабелями, а также объемными проводниками. Конструкция книжного варианта блока достаточно сложна, но позволяет получать высокое значение коэффициента заполнения. Книжный вариант конструкции обеспечивает свободный доступ к ИС и микросборкам, навесным элементам и монтажным электрическим соединениям, находящимся во включенном состоянии.

Разъемный вариант конструкции блока также представляет собой набор функциональных узлов с разъемами врубного типа. Конструкция отличается простотой, высокой технологичностью и ремонтопригодностью, однако, имеет сравнительно низкую надежность разъемного соединения и меньшее значение коэффициента заполнения по сравнению с книжным вариантом.

Кассетный вариант конструкции блока сочетает в себе книжный и разъемный варианты конструкции, обеспечивает функциональную законченность составных частей блока за счет объединения ячеек в кассету и их легкосъемность.

Существующие методы конструирования РЭА подразделяются на три взаимосвязанные группы:

- по видам связей между элементами;

- по способу выявления и организации структуры связей между элементами;

- по степени автоматизации конструирования РЭА зависит от назначения аппаратуры и ее функций, преобладающего вида связей, уровня унификации, автоматизации и т.д.

Так, при конструировании устройств с применением ИС применяют топологический метод (преобладают физические связи), функционально-модульный (в качестве функциональных модулей используются ИС), автоматизированный (размещение ИС на плате, трассировка соединений выполняется с помощью ЭВМ).

Рассмотрим кратко методы конструирования РЭА.

Геометрический метод. В основу метода положена структура геометрических и кинематических связей между деталями, представляющая собой систему опорных точек, число и размещение которых зависит от заданных степеней свободы и геометрических свойств твердого тела.

Принцип геометрического метода исходит из основных положений геометрии. Любая точка, расположенная в пространстве обладает тремя степенями свободы. Тело же имеет шесть степеней свободы.

Геометрический метод конструирования целесообразно применять для конструкций, в которых должно соблюдаться точное взаимоположение деталей или обеспечиваться их точное перемещение.

Машиностроительный метод. В основу этого метода положена структура механических связей между элементами, представляющая собой систему опорных поверхностей. Машиностроительный метод используется для конструирования устройств и элементов РЭА, которые несут большие механические нагрузки и в которых неизбежны вследствие этого большие деформации. При этом точечные опоры, принятые в геометрическом методе, оказываются нецелесообразными, так как могут перегружаться, поэтому их заменяют опорными поверхностями.

Топологический метод. В основу метода положена структура физических связей между ЭРЭ. Топологический метод, в принципе, может выявляться для выявления структуры любых связей, однако, конкретное его содержание проявляется там, где связности элементов может быть сопоставлен граф.

Метод проектирования моноконструкций. Основан на минимализации числа связей в конструкции. Он применяется для создания функциональных узлов, блоков, РЭА на основе оригинальной несущей конструкции в виде моноузла (моноблока) с оригинальными элементами. Разработка моноконструкций РЭА связано с многочисленными трудностями и имеет ряд недостатков, а именно: значительное время конструирования и внедрение в серийное производство, ограниченные возможности типизации и унификации, недостаточно высокая надежность, низкая степень ремонтопригодности, сложность внесения изменений в электрическую схему без переделки конструкции, значительная стоимость разрабатываемых и изготавливаемых конструкций.

Базовый (модульный) метод. В основу метода положен модульный принцип проектирования. Деление базового метода на разновидности связано с ограничениями, схемной и конструкторской унификацией структурных уровней. Базовый метод является основным при проектировании современной РЭА.

Вывод: рассмотрев различные методы конструирования, выбираем базовый (модульный) метод. Так как, разрабатываемое изделие будет состоять из нескольких печатной платы.

2.7.2 Выбор элементов и материалов

В качестве элементной базы предлагаю использовать следующие радиоэлементы.

Так например:

- постоянные резисторы - МЛТ-0,125;

- подстроечные резистор - СП3-38В;

- конденсаторы - К10-17Б;

- электролитические конденсаторы - К50-53;

- диоды - КД522А;

- микросхемы:

DA1 - К174ПС1;

DA2 - К174ХА6;

DA3 - КР142ЕН5А;

DA4 - КР544УД2;

DD1 - PCF8583;

- транзисторы - VТ1-КП303, VТ5-КТ3102, VТ3 - 3107;

- резонаторы и фильтры - 1ВQ1-21 МГц, 1ВQ2-32768 Гц, 1ZQ1-10,7 МГц.

Материал для изготовления печатной платы - двусторонний стеклотекстолит, толщиной 1,5 мм.

Для изготовления корпуса рекомендуется использовать пластмассу.

Припой - ПОС - 61.

2.7.3 Описание конструкции прибора

Конструкция изделия представляет собой моноблок.

Все элементы схемы, кроме гнезда сетевого шнура, установлены на печатной плате А3 размером 180х60 мм согласно монтажной схемы. Гнездо сетевого шнура расположено на задней крышке корпуса.

Печатная плата А3 расположена параллельно передней крышке корпуса, в ней имеются отверстия под индикатор, светодиоды, переключатели.

Платы А1, А2 расположены между верхней и нижней крышками параллельно друг другу и закреплены между собой стойками.

Габаритные размеры приемника:

230х65х130 мм.

3 4

Размещено на http://www.allbest.ru/

2 1

Рисунок 2.3 - УКВ-приемник (схематические изображение)

1 - Передняя панель приемника

2 - Индикатор

3 - Светодиоды

4 - Переключатели

2.8 Расчет теплового режима

В большей части РЭС лишь несколько процентов подводимой мощности расходуется на полезное преобразование сигнала, остальная часть выделяется в виде тепловой энергии. Температурный режим ограничивает степень уменьшения размеров РЭС, приходится предусматривать охлаждение, что приводит к увеличению веса и габаритов и стоимости.

Перенос тепловой энергии из одной части РЭС в другую ее часть или в окружающую среду называют теплообменом. Температурное состояние, то есть пространственно-временное изменение температуры, называют тепловым режимом РЭА.

Перенос тепловой энергии осуществляется теплопроводностью (кондукцией), конвекцией и излучением. В реальных условиях все три способа переноса энергии существуют одновременно и в совокупности определяют тепловой режим РЭС.

Относительно точный расчет теплоотдачи возможен только для тел простой геометрической формы, п.э. расчет теплоотвода в РЭС носит оценочный характер, необходимый для установления исходных параметров конструкции.

Комплекс мероприятия, направленных на снижение температуры, сложен и требует значительных материальных затрат, поэтому в процессе разработки РЭС необходимо уделять внимание экономически обоснованному решению задачи теплоотвода. По соображениям экономичности, прежде всего, нужно стремиться к созданию естественной конвекции, принимая меры по интенсификации передачи тепла другими способами (излучением и теплопроводностью).

От наружных поверхностей РЭС при нормальных климатических условиях и при естественном охлаждении около 80% тепла отводится за счет конвекции, приблизительно 10% излучением и 10% за счет теплопроводности.

Улучшить передачу тепла от теплонагруженных к более холодным и теплоемким элементам можно за счет снижения тепловых сопротивлений. Малые тепловые сопротивления от корпуса ко всем элементам конструкции способствуют выравниванию температуры. В некоторых случаях передача кондукцией является единственно возможной (например, в герметичных блоках). Большое значение имеют тепловые контакты в соединительных узлах мощных транзисторов с радиаторами. Бели между металлическими поверхностями находится изоляционная прокладка, лак, краска, то тепловое сопротивление увеличивается в сотни раз. Наиболее подходящими металлами, обеспечивающими малое контактное тепловое сопротивление, являются медь и алюминий.

Задача расчета

Из анализа теплового режима блока и максимально допустимой температуры эксплуатации ЭРЭ выявлено, что наиболее теплонагруженными элементами является микросхема ТDA 15-52Q, для которой необходим теплоотвод - радиатор. Для определения габаритов и конструкции радиатора проведем тепловой расчет.

Исходные данные

1. Мощность рассеивания м/с: Р₀= 4 Вт

2. Средне интегральная температура корпуса м/с: tок = 70С

3. Температура окружающей среды: tс = 20 ± 5С

4. Охлаждение: естественная конвекция

5. Габаритные размеры микросхемы: Dмс = 0,013 м; Емс = 0,02 м

6. Материал радиатора - алюминий марки АМцМ ГОСТ 21631-76

7. Теплопроводность материала = 180 Вт/м*?С

Расчет

Принимаем радиатор, состоящий из основания с размерами:

D₁ = 0,015м, D2 = 0,05м, h = 0,0125м

Е1 = 0,05м, Е2 = 0,035м, b = 0,003м, = 0,0015м, n = 28

и крышки с размерами:

D = 0,039м, h = 0,0135м

Е1 = 0,05м, Е2 = 0,03м, b = 0,003м, = 0,0015м, n = 18

Расчет основания

Тепловое контактное сопротивление м/с -

основание радиатора (R_ко):

, (2.8)

где Е_мс - ширина микросхемы;

D_мс - длина микросхемы.

= ?С/Вт

Температура основания радиатора, ?С (t_р):

t_p = t_ок - Р_осR_ко, (2.9)

где R_ко - мощность, отводимая основанием радиатора = 0,85?С/Вт;

Р_ос = 3,4 Вт (принимаем);

t_ок - средне интегральная температура корпуса = 70?С (по условию).

t_p = 70 - 3,4*0,85 =67?С

Перепадочная температура радиатор - среда (t_рс):

Дt_рс = t_р - t_c, (2.10)

где t_р - температура радиатора;

t_с - температура окружающей среды.

Дt_рс = 67 - 25 = 42?С.

Приведенный коэффициент теплоотдачи оребренного радиатора (К_р):

К_р = б_шт * е, (2.11)

где - коэффициент теплоотдачи оребренной поверхности, (Вт/м²)*?С

(определяется по рисунку 2.4 при Дt_рс = 42?С).

К_р = 19,8 (Вт/м²)*?С

е - коэффициент оребрения

е = , (2.12)

где F_p - полная площадь поверхности одного ребра, м²;

F_ос - площадь основания ребра, м².

(Вт/м²)*?С

К_р =19,826 = 514,8 (Вт/м²) *?С .

(Вт/м²)*?С

t,?C

Рисунок 2.4 - График зависимости коэффициента теплоотдачи (с учетом излучения) плостинчато - штыревого радіатора от избыточной температуры поверхности радиатора

Коэффициент теплоотдачи неоребренной поверхности радіатора в области основания ():

б₀ = 5,4 (Вт/м²)*?С по рисунку 2.5, при Дt_рс = 42?С

б, (Вт/м²)*?С

Дt_рс,?С

Рисунок 2.5 - Тепловая характеристика неоребренной поверхности

радиатора при естественном охлаждении

Усредненная ширина радиатора в области основания (Е):

(2.13)

А = мм

Усредненный коэффициент теплоотдачи радиатора

в области основания (б):

(2.14)

где К_р - коэффициент теплоотдачи оребренного радиатора;

- габаритные размеры основания радиатора;

Е - усредненная ширина радиатора.

б = = 134,8 (Вт/м²)*?C

Параметры, характеризующие температурное поле радиатора

в области основания

М = , (2.15)

где Е - усредненная ширина радиатора;

- усредненный коэффициент теплоотдачи радиатора

области основания;

- теплопроводимость материала;

М - критерий Грасгофа.

М = = 16,9;

А₀ = 2*л*д*Е*М*(), (2.16)

где А₀ - тепловая амплитуда;

D - тепловой коэффициент.

А₀ = 2*180*0,0015*0,042*16,9* = 0,035 ?С;

а - предельное значение темпа охлаждения:

(2.17)

а = ?С,

- теплоотдача:

(2.18)

м = ?С

(2.19)

м₁ = -0,024*(70 - 25) = -1,08 ?С;

С - перегрев:

С = , (2.20)

С = -0,21?С.

Температура в центре основания радиатора, ?С(t₀):

t₀ = t_p + 2C, (2.21)

t₀ = 70 + 20,21 = 70,72?С

Температура основания радиатора на границе области основания радиатора:

(2.22)

t_ос = 70 + 2*0,21*ch () = 71,06 ?С.

Мощность, рассеиваемая основанием радиатора, Вт:

 (2.23)

Р_ор = 2*(71,06 - 25)*0,035 = 3,2 Вт,

что не намного ниже принятого ранее значение (3,4 Вт)

Расчет крышки радиатора

Температура основания крышки, С:

t_кр = t_oc - P_кр*R_вт, (2.24)

где Р_кр - мощность, отводимая крышкой радиатора, Р_кр=2 Вт (принимаем);

R_вт - тепловое сопротивление втулок, Вт/?С, R_вт=2,27Вт/?С.

t_кр = 71,06 - 2*2,27 = 66.

Перепад температур крышки радиатор-среда:

t_кс = t_кр - t_с , (2.25)

t_кс = 66 - 25 = 41.

Приведенный коэффициент теплоотдачи оребрения крышки радиатора:

- коэффициент теплоотдачи оребрения крышки радиатора, (Вт/м²)*?С (определяется по рисунку 2.4 при Дt_рс = 41?С).

б_шт = 19,6 (Вт/м²)*?С (2.26)

Коэффициент оребрения определим по формуле (2.14)

е = , (2.27)

где F_p - полная площадь поверхности одного ребра, м²;

F_ос - площадь основания ребра, м².

(Вт/м²)*?С,

К_к = б_шт * е, (2.28)

К_к= 19,6 *26 = 905 (Вт/м²)*?С.

Коэффициент теплоотдачи неоребренной поверхности радіатора в области основания:

б₀ = 5,4 (Вт/м²)*?С по рисунку 2.5, при Дt_рс = 41?С

Усредненная ширина радиатора в области кришки:

определим по формуле:

А = мм.

Мощность, рассеиваемая крышкой радиатора, Вт:

(2.29)

Р_к = (5090,0015180,003 + 5,40,0390,04)41 = 2,03 Вт,

что не на много превышает принятое ранее значение (2 Вт).

Величина, характеризующая радиационное охлаждение радиатора:

По рисунку 2.6 при t_с = 25?С

(2.30)

t_ср = ?С;

F=11,2Вт/(м²*?С).

Рисунок 2.6 - Зависимость величины, характеризующей радиационное охлаждение, от температур радиатора t и воздуха t_с.

1 - t_c=10?С; 3 - t_с=50?С; 5 - t_c=100?С.

2 - t_c=25?С; 4 - t_c=70?С;

Мощность, рассеиваемая за счет радиационного охлаждения, Вт (Р_рад):

Р_рад = Р_ор + Р_к + Р_л, (2.31)

Р_рад = 3,2 + 2,03 + 0,6 = 5,83Вт.

Вывод: для обеспечения теплового режима микросхемы ТDA 15 - 52Q при мощности рассеивания 4 Вт, температуре окружающей среды 25?С и допустимой температуре корпуса 75?С необходим радиатор - основание и радиатор - крышка. Радиаторы установить при помощи втулок.

3. Технологический раздел

3.1 Расчет надежности разрабатываемого устройства

Надёжность аппаратуры определяется надёжностью и количеством используемых в ней элементов и, как комплексное свойство, характеризуется четырьмя составляющими: безотказностью, долговечностью, сохраняемостью и ремонтопригодностью и комплексными показателями: коэффициентом готовности, коэффициентом технического использования и другими.

Расчёт показателей безотказности восстанавливаемой РЭА проводят согласно ГОСТ 20237 - 74. При расчётах безотказности принимают следующие допущения:

1) все отказы элементов приводятся к отказу РЭВ;

2) все отказы элементов независимы;

3) последствия отказов устраняются путём замены отказавшего элемента на эквивалентный;

4) вынужденный простой РЭА из-за отказов не учитывается.

При этом под элементом понимают любую составную часть РЭА, рассматриваемую в данных условиях оценки как единое целое.

Показателем безотказности служит вероятность безотказной работы - вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ не возникает.

Вероятность безотказной работы определяется по формуле:

(3.1)

где t - время, час;

- интенсивность отказов.

Интенсивность отказов определяется:

 (3.2)

где l_i - интенсивность отказов i-й группы;

N_i - количество элементов i-й группы, шт;

m - количество равнонадёжных групп, шт.

При уточнённом расчёте надёжности обычно учитывают влияние условий эксплуатации, температуры и электрического режима. Расчёт производят по формуле:

(3.3)

где k - поправочный коэффициент, учитывающий условия эксплуатации РЭА.

Поправочный коэффициент k определяется как:

(3.4)

где k₁ - коэффициент, учитывающий воздействие механических факторов (вибрации, ударные нагрузки);

k₂ - коэффициент, учитывающий воздействие климатических факторов (температура, влажность);

k₃ - коэффициент, учитывающий условия работы при пониженном атмосферном давлении.

Интенсивность отказов в этом случае определяется как:

(3.5)

где ^a_i - поправочный коэффициент интенсивности отказов i-й группы, учитывающий электрическую нагрузку элемента.

Результаты расчёта надёжности проектируемого устройства приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Результаты расчёта надёжности проектируемого устройства

Среднее время безотказной работы определяется как

Т_ср=

и составляет для проектируемого устройства Т_ср= = 10 384 ч.

3.2 Расчет технологичности разрабатываемого устройства

При осуществлении производственного и технологического процессов стремятся получить заданное количество изделий в определенный промежуток времени при минимальной себестоимости и окупаемости капитальных вложений в производство в заданный срок. Как производственный процесс в целом, так и технологический процесс могут быть для изготовления одной и той же РЭА разработаны в разных вариантах. Каждый из вариантов в какой-то степени удовлетворяет требованиям экономичности и производительности. Комплекс количественных оценок качества конструкции определяется в следующих четырех направлениях:

- технологичности и экономичности конструкции;

- быстроты и экономичности подготовки производства;

- рациональности технологичности процессов изготовления деталей;

- рациональности технологических процессов сборки.

Для оценки блока данные занесем в таблицы и вычислим коэффициенты, характеризующие степень технологичности.

Таблица 3.2 - Распределение деталей по преемственности

Коэффициент нормализации:

 , (3.6)

К_н = .

Коэффициент заимствования:

, (3.7)

К_з = .

Коэффициент повторяемости:

, (3.8)

К_пс = .

Коэффициент освоенности:

, (3.9)

К_осв = .

Таблица 3.3 - Распределение узлов по сложности и взаимозаменяемости

Коэффициент сложности сборки:

, (3.10)

.

Коэффициент взаимозаменяемости внутри узлов:

, (3.11)

.

Таблица 3.4 - Общая характеристика прибора

Технологичность устройства в значительной степени влияет на точность, качество и себестоимость РЭС. Технологичной считается такая конструкция, которая может быть изготовлена при наименьшей затрате овеществленного и живого труда и полностью отвечает предъявляемым к изделию эксплуатационным требованиям. При определении технологичности необходимо учитывать все фазы производства, характеризующие изготовление не только деталей, но и изделия в целом. Следует иметь ввиду, что улучшение отдельно взятых деталей или узлов без взаимосвязи с технологичностью всего изделия может вызвать ухудшение всей конструкции.

3.3 Технология изготовления печатных плат

Для электрического соединения отдельных элементов схемы используется система печатных проводников или печатный монтаж. Печатный монтаж, нанесённый на изоляционное основание, образует печатную плату.

Процесс получения печатного монтажа состоит из двух основных операций:

а) создания изображения печатных проводников;

б) создания токопроводящего слоя на изоляционном основании.

Широкое распространение получили три метода создания токопроводящего слоя:

1) химический, при котором производится вытравливание незащищённых участков фольги, предварительно наклеенной на диэлектрик;

2) электрохимический, при котором методом химического осаждения создаётся слой металла толщиной 1 - 2 мкм, наращиваемый затем гальваническим способом до нужной толщины. При электрохимическом методе одновременно с проводниками металлизируют стенки отверстий, которые можно использовать как перемычки для соединения проводников, расположенных на разных сторонах платы;

3) комбинированный метод, сущность которого состоит в сочетании химического и электрохимического методов.

На основании методов получения токопроводящего слоя в настоящее время используются следующие методы изготовления печатных плат:

1) субтрактивные, основанные на травлении фольгированного диэлектрика;

2) аддитивные и полуаддитивные, основанные на селективном осаждении проводящего покрытия;

3) методы послойного наращивания.

Из субтрактивных методов наибольшее применение нашли химический негативный и комбинированный позитивный. Первый используется для получения односторонних печатных плат, внутренних слоёв многослойных печатных плат и гибких печатных шлейфов. Его преимуществами является высокая точность геометрии проводников из-за отсутствия процессов гальванического осаждения меди. Вторым методом получают двусторонние печатные платы и многосторонние печатные платы из фольгированного травящегося диэлектрика. Недостатками субтрактивных иетодов являются невозможность получения проводников с шириной менее 150 мкм и большой отход меди при травлении.

Аддитивный и полуаддитивный методы позволяют получить более узкие проводники и зазоры между ними благодаря использованию более тонких проводящих слоёв (5..20 мкм), а также сэкономить медь, осаждаемую только в местах размещения проводящих трасс. Кроме того, при браковке платы рисунок может быть стравлен и нанесён вновь. Недостатками данных методов являются сложность получения хорошей адгезии проводников к основанию платы и невысокая технологичность изготовления.

Метод послойного наращивания не нашел широкого применения из-за высокого процента брака и длительности цикла изготовления.

В связи с тем, что для монтажа системы частотомера используются односторонняя печатная плата, для мелкосерийного производства может быть рекомендован комбинированный позитивный метод их изготовления. Сущность метода состоит в том, что печатные проводники получают травлением фольги, а металлизированные отверстия - электрохимическим методом.

Последовательность основных операций при изготовлении печатных плат комбинированным позитивным методом следующая:

1) получение заготовок печатных плат из двустороннего фольгированного стеклотекстолита;

2) подготовка поверхности фольги;

3) нанесение слоя фоторезиста;

4) получение рисунка путём экспонирования и проявления;

5) нанесение лакового покрытия;

6) сверление монтажных и переходных отверстий;

7) химическое меднение;

8) удаление лакового покрытия;

9) гальваническое меднение;

10) нанесение защитного покрытия;

11) удаление фоторезиста;

12) травление печатного рисунка;

13) лужение плат.

В качестве материала печатной платы используется фольгированный стеклотекстолит марки СФ 2Г-50, основными характеристиками которого являются:

1) плотность без фольги: 1600..1900 кг/м³;

2) относительная диэлектрическая проницаемость: 5..6;

3) тангенс угла диэлектрических потерь на частоте 10⁶ Гц: 0,005..0,02;

4) объёмное удельное сопротивление - 10¹⁴..10¹⁵ Омсм;

5) интервал рабочих температур: - 60..+100 ;

6) температурный коэффициент линейного расширения:

Согласно ГОСТ 23751-79 выбираем первый класс плотности рисунка печатной платы, геометрические параметры которого:

1) ширина проводника t_мин = 0,50 мм;

2) расстояние между проводниками ?_мин = 0,50 мм;

3) отношение диаметра металлизированного отверстия к толщине

4) ширина пояска контактной площадки b_мин=0,15 мм.

Возможность прокладки в узком месте требуемого числа проводников следует проверять по следующей формуле:

(3.12)

где - расстояние между центрами соседних отверстий;

d₁ и d₂ - диаметры отверстий;

d₀ - расстояние между проводником и контактной площадкой;

t - ширина проводника;

n - количество проводников между двумя контактными площадками;

d - расстояние между проводниками;

b - минимальный радиус контактной площадки;

k - допуск на ширину проводников;

с - допуск, учитывающий влияние разброса межцентрового расстояния, смещение фольги и ряд других факторов.

Для выбранного класса плотности печатного монтажа:

d₀ = 0,5; t = 0,5; d = 0,5; b = 0,15; k = 0,2; с = 0,5 мм.

Для рассчитываемой печатной платы в узком месте проходит три проводника, следовательно n = 3. Диаметры отверстий d₁ = d₂ = 0,8 мм.

Так как = 7,5 мм, то условие выполняется. При этом минимальное расстояние между двумя проводниками:

3.4 Приспособление для изготовления печатной платы

3.4.1 Описание приспособления

Получение заготовок выполняется в два приема. Вначале листы стеклотекстолита режутся роликовых ножницами на полосы, а затем из полос холодной штамповкой получают заготовки печатных плат. Вырубка заготовок производится как с подогревом стеклотекстолита так без подогрева. Вырубка с подогревом дает лучшую поверхность среза и меньшее количество дефектов. Однако подогрев материала приводит к тому, что происходит изменение размеров заготовки вызываемое усадкой детали после остывания материала, а также при несоблюдении режима нагрева (перегревание, увеличение времени выдержки) приводит к появлению пузырчатости на поверхности материала. Все это приводит к усложнению производственного процесса и снижает производительность. В виду этого вырубку заготовок из стеклотекстолита рекомендуется производить в холодном состоянии, применяя нагрев лишь в необходимых случаях. На основании вышеизложенного выбираем, для проектируемого изделия, вырубку заготовки печатной платы холодной штамповкой без подогрева материала. При разработке штампа необходимо также предусмотреть возможность вырубки технологических отверстий в заготовке для крепления в корпусе прибора. Для обеспечения данных требований в качестве штампа выбираем совмещенный штамп с прижимом заготовки состоящий из матрицы, пробивных пуансонов для вырубки отверстий и пуансона формирующего контуры заготовки.

3.4.2 Расчет усилия вырубки платы по контуру и обоснование выбора пресса

Для выбора пресса проведем расчет усилия вырубки по контуру печатной платы.

Исходные данные для расчета:

- размер платы 130х90 мм, следовательно, L = 130 мм;

- материал платы - стеклотекстолит фольгированный марки К174ПС;

- толщина материала Н = 1,5 мм;

- сопротивление срезу стеклотекстолита = 15 кгс/мм².

Робщ.= Р1 + Р2 + Р3 + Р4 (3.13)

Определяем усилие вырубки печатной платы:

Р₁ = L* H * ф * k₁, (3.14)

где L - длина периметра вырубки, мм;

H - толщина материала, мм;

k₁ = 1,3 - коэффициент запаса прочности.

Р₁ = 130 * 1,5 * 15 * 1,3 = 3802 кгс.

Определяем усилие прижима:

Р2 = L * H * g, (3.15)

Р3 = k2 Р1, (3.16)

где k₂ = 0,08 - коэффициент зависящий от механических свойств материала платы

Р3 = 0,08 * 3802 = 304,16 кгс

Определяем усилие снятия отходов и детали с пуансона:

Р4 = kсн Р1, (3.17)