Блокиратор ШИ-регулятора мощности электродвигателя

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Конструкторская часть. Разработка конструкции Блокиратор ШИ-регулятора мощности электродвигателя

1.1 Выбор элементной базы

1.2 Выбор типа печатной платы

1.3 Выбор метода изготовления печатной платы

1.4 Выбор размеров печатной платы

1.5 Выбор группы жёсткости печатной платы

1.6 Выбор класса точности печатной платы

1.7 Выбор материала основания печатной платы

1.8 Выбор шага координатной сетки

1.9 Выбор диаметров отверстий

1.10 Выбор вариантов установки элементов

1.11 Выбор и размещение элементов проводящего рисунка

2. Технологическая часть. Разработка технологического процесса сборки блокиратора ШИ-регулятора мощности электродвигателя

2.1 Определение типа производства

2.2 Выбор варианта технологического процесса сборки

2.3 Обоснование разбивки технологического процесса сборки на операции

2.4 Выбор средств технологического оснащения

2.5 Обоснование выбора технологических материалов

3. Расчётная часть проекта

3.1 Расчёт надёжности изделия

3.2 Расчёт технологичности конструкции

3.3 Расчёт элементов печатного монтажа

Заключение

Литература

Введение

Целью данного курсового проекта является разработка, выбор и обоснование конструкции, технологического процесса сборки блокиратора ШИ-регулятора мощности электродвигателя. Для обоснования выбора конструкции выполняется расчёт надёжности и технологичности устройства.

При разработке описываемого ниже устройства использован опыт одного из пионеров электромобилестроения. Устройство поможет электрифицировать игрушки, скутеры, мощные вентиляторы, создавать электроприводы мощностью до 5 кВт напряжением до 150 В. Блокиратор ШИ-регулятора позволяет приводить в действие электродвигатель транспортного средства весовой категории "Жигули"-классика. Схема устройства допускает увеличение мощности управляемых устройств путем замены радиоэлементов на более мощные с соблюдением рекомендаций, изложенных в статье.

1. Конструкторская часть. Разработка конструкции Блокиратор ШИ-регулятора мощности электродвигателя

1.1 Выбор элементной базы

Типы элементов выбираются в зависимости от условий эксплуатации изделия. Выбранные элементы должны соответствовать условиям эксплуатации изделия без изменения своих технических характеристик. Выбранные ЭРЭ сводятся в таблицу 1.

Таблица 1 - Характеристики ЭРЭ

Тип элементов	Температура С(+-)	Относительная влажность, %	Вибрация ГЦ	Ускорение g
Резисторы МЛТ-0.125 Вт	-45….+90	98	2300	13
Конденсаторы К10-17	-60…+125	98	600	10
Диоды КД522Б	-60…+70	98	3000	20
Микросхема К554СА3А	-40….+70	98	2100	12

Условия эксплуатации элементов соответствуют условиям эксплуатации изделия, вследствие чего можно утверждать, что ЭРЭ выбраны верно.

1.2 Выбор типа печатной платы

ОСТ4.010.022-85 устанавливает следующие типы печатных плат

ОПП ? односторонние печатные платы

ДПП ? двусторонние печатные платы

МПП ? многослойные печатные платы

ГПК ? гибкие печатные кабели

При выборе печатной платы следует учитывать:

- Возможность выполнения всех коммутационных соединений

- технико-экономические показатели

- возможность автоматизации процессов изготовления, контроля и диагностики, установки навесных элементов.

ОПП характеризуются: возможностью обеспечения повышенных требований к точности выполнения проводящего рисунка, отсутствием металлизированных отверстий, установкой элементов на плату со стороны противоположной стороне пайки без дополнительного изоляционного покрытия, низкой стоимостью.

ДПП без металлизации монтажных и переходных отверстий характеризуется: низкой стоимостью, возможностью обеспечения высоких требований к точности выполнения проводящего рисунка, использованием объёмных металлических элементов конструкции (штыри, штифты, пистоны и т.д.) для соединения элементов проводящего рисунка, расположенного на противоположной стороне печатной платы.

ДПП с металлизированными монтажными и переходными отверстиями характеризуются: высокими коммуникационными возможностями, повышенной прочностью сцепления выводов навесных ЭРЭ с проводящим рисунком печатной платы, повышенной стоимостью по сравнению с печатными платами без гальванического соединения слоёв.

ГПК характеризуется: высокой гибкостью, малыми толщинами, возможностью подключения к печатным платам без использования соединителей, использованием одно и двухсторонних тонких фольгированных диэлектриков, возможностью автоматизации процессов изготовления.

На основе приведённых характеристик выбираем одностороннюю печатную плату. Это экономически выгоднее, да и нет необходимости использовать другие типы печатных плат.

1.3 Выбор метода изготовления печатной платы

В настоящее время широко распространены следующие методы изготовления проводящего слоя:

- Химический, проводящий слой получают травлением медной фольги на незащищённых участках

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

- Комбинированный метод, проводники получают травлением фольги, а металлизированные отверстия электрохимическим способом.

- Полу аддитивный, проводящий слой получают травлением тонкой фольги (5-10мкм), а затем доращиванием её до нужной толщины гальваническим способом. При этом происходит и омеднение отверстий.

Исходя из приведённых характеристик, выбираем химический метод. Этот метод обеспечивает большую производительность. Проводящий рисунок расположен лишь на одной стороне печатной платы, плотность монтажа не высокая, метод используется для односторонних плат.

1.4 Выбор размеров печатной платы

Размеры, конфигурацию и места крепления печатных плат выбирают в зависимости от установленных размеров, элементной базы, эксплуатационных характеристик, использованных методов установки, навесных элементов, пайки, контроля и технико-экономических показателей.

Размеры сторон должны соответствовать ГОСТ 1031-79 или нормативно-технической документации, разработанной в его ограничение.

Рекомендуется разрабатывать печатные платы прямоугольной формы. Конфигурацию, отличную от прямоугольной, следует выбирать в технически обоснованных случаях. При выборе соотношения сторон печатной платы предпочтительными являются соотношения менее 3:1

Размеры каждой стороны должны быть кратными:

2.5 ? при длине до 100мм

5 ? при длине до 350мм

10 ? при длине более 350мм

Максимальный размер любой из сторон должен быть не более 470мм. Отклонения от прямоугольности не должно быть более 0.2мм на 100мм длинны. Исходя из приведённых выше утверждений, принимаем размеры платы кратные 2.5

1.5 Выбор группы жёсткости печатной платы

Печатные платы должны соответствовать требованиям ГОСТ 23753-79 после воздействия на них климатических факторов одной из групп жёсткости, указанной в таблице.

Группа жёсткости определяется конструктором и указывается в технических требованиях чертежа печатной платы. Значения факторов приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Характеристики групп жесткости

Наименование воздействующего фактора	Значение воздейств. факторов по группам жёсткости
	1	2	3	4
Температура окружающей среды, °С	Верхнее значение	55	85	100	120
	Нижнее значение	-25	-40	-60	-60
Относительная влажность воздуха %	При температуре 35°С	При температуре 40°С
Изменения температуры среды, °С	От -40°С До +50°С	От -60°С До +60°С	От -60°С До +85°С	От -60°С До+100°С
Давление кПа, мм. рт. ст.	нормальное	53.6 400	53.6 400	0.67 5

Выбираем группу жёсткости 1.

1.6 Выбор класса точности печатной платы

Печатные платы в зависимости от размеров элементов печатного монтажа делятся на пять классов точности.

ГОСТ 2375-86 устанавливает номинальные размеры основных элементов печатного монтажа. Эти данные приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Характеристики классов точности.

Элементы	Номинальное значение размера, мм
	1	2	3	4	5
t	0.75	0.45	0.25	0.15	0.10
s	0.75	0.45	0.25	0.15	0.10
b	0.30	0.20	0.10	0.05	0.025
y	0.40	0.40	0.33	0.25	0.20

В этой таблице:

t ? ширина печатного проводника

S ? расстояние между краями соседних элементов

b ? гарантийный поясок

y ? отношение номинального значения диаметра наименьшего из металлизированных отверстий к толщине печатной платы.

Области применения и технологическое обеспечение печатных плат, по ГОСТ 23751-86.

1-2 класс точности, применяется для печатных плат с дискретными элементами при малой или средней насыщенности платы навесными элементами.

3 класс точности, для печатных плат с микросхемами, имеющими штыревые и планарные выводы, а также с без выводными элементами при средней и высокой насыщенности поверхности платы навесными элементами, линии химико-гальванической металлизации и травления модульного типа.

4 класс точности, для печатных плат с микросхемами, имеющими штыревые и планарные выводы, а также с без выводными элементами пир высокой насыщенности поверхности платы навесными элементами.

5 класс точности, для печатных плат с БИС и микроблоками, имеющими планарные и штыревые выводы при очень высокой насыщенности платы с навесными элементами.

Учитывая данные приведённые в таблицах 3, а также плотность монтажа разрабатываемого изделия выбираем 2-ой класс точности.

1.7 Выбор материала основания печатной платы

Материалы для печатных плат выбирают по ГОСТ 10316-78 или ТУ.

Выбор материала основания производят с учётом обеспечения физико-механических и электрических параметров печатных плат после воздействия механических нагрузок, климатических факторов и химически агрессивных сред.

Для печатных плат, предназначенных для эксплуатации в условиях 1-ой и 2-01 группы жёсткости по ГОСТУ 23752-78, рекомендуется применять материал на основе бумаги, для 3 и 4-ой группы жёсткости- на основе стеклоткани. На данный момент применяются фольгированные материалы ? гетинакс и стеклотекстолит.

Сравнительные характеристики гетинакса и стеклотекстолита приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Сравнительные характеристики материалов

Параметры	ГФ	Сф
После выдержки в течении 24 часов при 40°С и относительной влажности до 98%
Удельное Объёмное сопротивление Ом не менее	1*10^9	5*10^12
Тангенс угла диэлектрических потерь не более	0.07	0.03
Прочность сцепления фольги с основанием Н/см не менее	9.0	10

Гетинакс имеет стоимость гораздо ниже, чем стеклотекстолит и используется для аппаратуры, работающей при нормальной влажности окружающего воздуха, например для бытовой аппаратуры.

Учитывая всё вышесказанное и условия эксплуатации изделия выбираем фольгированный гетинакс.

1.8 Выбор шага координатной сетки

ГОСТ 10317-79 устанавливает основной шаг координатной сетки 2.5мм и дополнительные 1.25 и 0.5 мм. Шаг 1.25мм применяется если на плату устанавливают многовыводные элементы с шагом расположения выводов 1.25мм. Для плат 1 и 2-ого класса точности рекомендуется выбирать шаг равный 2.5м.

Принимаем шаг координатной сетки равный 2.5мм.

1.9 Выбор диаметра отверстий

Диаметр отверстий в печатной плате должен быть больше диаметра вставляемого в него вывод для обеспечения свободной установки ЭРЭ.

При диаметре вывода до 0.8мм диаметр не металлизированного отверстия делают на 0.2мм больше диаметра вывода. При диаметре более 0.8мм, на 0.3 мм больше.

Чтобы обеспечить надёжное соединение металлизированного вывода с печатным проводником, вокруг отверстия делают контактную площадку(с поправкой на гост).

dкп=dотв+2b+c

где: b ? гарантийный поясок, выбирают в зависимости от класса точности по ГОСТ2375-86

С ? коэффициент, учитывающий влияние разброса межцентрового расстояния и ряда других факторов.

Для плат 2 и 3-его класса точности ?С? берут 0.4-0.5 мм

Расчётные значения диаметров отверстий и контактных площадок сводятся в таблицу 5.

Таблица 5-Размеры отверстий.

Тип элемента	Диаметр вывода, мм	Диаметр отверстия, мм	Диаметр контактной площадки, мм	Количество отверстий
Резистор МЛТ 0.125	0,6	0,8	1,7	22
Резистор МЛТ 0.25	0,7	0,9	1,9	2
Резистор МЛТ 0.5	0,8	1	2	4
Конденсатор К50-35	0,5	0,7	0,7	2
Конденсатор К10-17	0,6	0,8	0,7	4
Диод АЛ307БМ	0,6	0,8	1,7	2
Микросхема ATtiny15L	0.6	0.8	1.4	8

1.10 Выбор вариантов установки элементов

Выбор варианта установки навесных ЭРЭ, их размещение на печатной плате, в том числе под автоматическую установку, осуществляется в соответствии с ОСТ 4.010.124-79.

Размещение ЭРЭ на печатной плате следует производить с учётом конструктивных особенностей печатного узла и устройства в целом. При расположении навесных элементов следует учитывать:

- рациональное взаимное расположение этих ЭРЭ, обеспечивающее наиболее простую трассировку и исключающее взаимное влияние на электрические параметры.

- обеспечение технологических требований, предъявляемых к аппаратуре, автоматическую сборку, контроль, пайку.

Таблица 6 - Вариант установки ЭРЭ.

Тип элемента	Вариант установки
Резисторы МЛТ-0.125, Вт	Іa
Конденсаторы К10-17	Іa
Диоды КД522Б	Іa
Микросхема К554СА3А	VIIIa

1.11 Выбор и размещение элементов проводящего рисунка

Элементы проводящего рисунка, кроме экранов, шин заземления, концевых печатных контактов и технологических печатных проводников располагают:

-от края печатной платы на расстояние Qне менее толщены печатной платы с учётом допуска на размеры сторон

-от края паза, выреза, не металлизированного отверстия диаметром более 1.5мм На расстояние Qне менее толщины печатной платы с учётом их позиционного допуска в радиусном выражении и половины допуска на размер отверстия, паза, выреза.

-от края не металлизированного отверстия диаметром равным 1.5мм на расстояние Q не менее 0.8мм

Наименьшие номинальные значения основных параметров элементов конструкции печатных плат в узком месте для каждого класса точности приведены в ГОСТ23751-86. Для свободного места значение этих параметров рекомендуется выбирать по более низкому классу точности, а для 1 класса- увеличить в 2 раза.

2. Технологическая часть. Разработка технологического процесса сборки блокиратора ШИ-регулятора мощности электродвигателя

2.1 Определение типа производства

Тип производства может быть определён по партии запуска изделий и их сложности. Размер партии запуска рассчитывается по формуле:

n=N*a/F(шт.) (1)

n= 200000*5/250=4000

где: n ? партия запуска

N ? годовой объём производства (200 000шт/год)

а ? норма запаса деталей на складе (в днях), необходимая для бесперебойного снабжения процесса сборки (3-5 дней)

F=250, число рабочих дней в году

Выпускная продукция в зависимости от конструктивных особенностей делятся на классы сложности:

-к изделиям малой сложности относятся трансформаторы, печатные узлы и другие изделия

- к изделиям средней сложности относятся телевизоры, магнитофоны, приёмники и другие готовые изделия

-к изделиям большой сложности относятся радиотехнические комплексы.

Для определения типа производства следует пользоваться данными, приведёнными в таблице 7.

Таблица 7 - Типы производства

Тип производства	Количество изделий в партии
	Малой сложности	Средней сложности	Большой сложности
Среднесерийное	50-300	25-100	5-25
Крупносерийное	Более 300	Более 150	Более 25
Массовое	Более1000	Более 500	-

Исходя из данных таблицы выбираем массовый тип производства изделия малой сложности.

Если организовано крупносерийное или массовое производство, то рационально применить поточную форму производства. При этом такт потока рассчитывается по формуле:

ф = Fg*60/N (2)

ф = 4000*60/210 000=1,14 мин

где Fg ? действительный годовой фонд рабочего места, станка или рабочего места (определяется по календарю работы предприятия), час.

Если ф = от 1 до 5 минут, то выгоднее организовать одно переменную поточную линию.

2.2 Выбор варианта технологического процесса сборки

Вариант технологического процесса выбирается в зависимости от типа производства и особенностей конструкции изделия. Наиболее оптимальный вариант технологического процесса должен иметь наименьшую трудоёмкость и обеспечивать технологичность сборки и электрического монтажа изделия.

На данном этапе проектирования составляется несколько вариантов (2-3) технологического процесса и выбирается наиболее оптимальный с учётом всех изложенных требований.

Для определения оптимального варианта технологического процесса, составляются таблицы трудоёмкости для каждого из изложенных вариантов.

1) 1. Подготовка выводов всех ЭРЭ вручную

2. Установка 2-х выводных ЭРЭ вручную

3. Установка 3-х выводных ЭРЭ вручную

4. Установка 4-х выводных ЭРЭ в ручную

4. Установка ИМС вручную

5. Пайка волной

6. Контроль и допайка

7. Общий контроль

2) 1. Подготовка выводов ЭРЭ вручную

2. Установка всех ЭРЭ и ИМС на светомонтажном столе

3. Пайка волной

4. Контроль и допайка

5. Общий контроль

Таблица 8 - Трудоемкость технологических процессов

Вариант	Содержание работ	Время на один элемент, мин	Количество элементов	Общее время, мин
1	Подготовка выводов всех ЭРЭ вручную	0.1	19	1.9
	Установка 2-х выводных ЭРЭ вручную	0.18	20	32.4
	Установка ИМС вручную	0.32	1	0.32
	Пайка волной	1.14	1	1.14
	Контроль и допайка	0.05	54	0.22
	Общий контроль	1.14	1	1.14
Уt		37.17
2	Подготовка выводов ЭРЭ вручную	0.1	19	1.9
	Установка всех ЭРЭ и ИМС на светомонтажном столе	0.05	21	1.05
	Пайка волной	1.14	1	1.14
	Контроль и допайка	0.05	42	0.27
	Общий контроль	1.14	1	1.14
Уt		5.5

Уt - трудоёмкость технологического процесса

Время на допайку рассчитывается по формуле:

tдоп=t*Nвыв*kбрака (3)

tдоп =0.05*54*0.1=0.27 мин

где, t ? время на один элемент

Nвыв ? количество выводов

Kбрака ? коэффициент брака (1-10%)

Выбираем технологический процесс 2го варианта, так как меньше трудоёмкость.

ТТП ? процесс характеризуется единством содержания и последовательности большинства технологических операций и переходов для групп изделия с общими конструктивными признаками (ГОСТ3.1109.82)

ОСТ4ГО.054.086 ? Узлы и блоки РЭА. Электромонтаж жгутов и кабелей к разъёмам.

Типовые процессы:

ОСТ4ГО.054.264 ? Аппаратура радиоэлектронная. Сборочное производство. Подготовка ЭРЭ к монтажу ТТП.

ОСТ4ГО.054.265 ? Аппаратура радиоэлектронная. Сборочное производство. Установка ЭРЭ на печатную плату ТТП.

ОСТ4ГО.409.45т-83 ? Инструменты и типовая технологическая оснастка для сборочно-монтажных работ в производстве РЭА. Типовые и основные размеры.

ОСТ4ГО.054.266 ? Аппаратура радиоэлектронная. Сборочное производство. Сборка блоков (модулей второго уровня).

ОСТ4ГО.054.267 ? Аппаратура радиоэлектронная. Сборочное производство. Пайка электромонтажных изделий ТТП.

ОСТ4ГО.054.265-81 ? Покрытие лакокрасочное. Влагозащита узлов и блоков РЭА ТТП.

ОСТ4ГО.054.223 ? Платы печатные.

Конкретный техпроцесс разрабатывается как результат рассмотрения и анализа типовых технологических операций, стандартов и конструкторских документаций, с учётом условий эксплуатации изделия и примерного типа производства. Составление укрупненной схемы техпроцесса сборки без разбивки на операции.

2.3 Обоснование разбивки технологического процесса на операции

При использовании поточной линии, разбивка на операции должна производиться с учётом такта потока. Чтобы обеспечить ритмичность работы поточной линии, длительность операций необходимо сделать равной или кратной такту потока (с точностью до 10%).

tоп=ф±10%

Но есть операции которые нельзя по длительности связать с тактом потока (покрытие лаком, автоматизированная пайка и др.) и совершенно не допустимо изменять длительность этих операций. Она должна быть такой, как указано в типовых технологических процессах или нормативах.

При этом допускается некоторое число недогруженных операций (длительность которых будет значительно меньше времени такта потока. Для определения нормы времени на операцию нужно пользоваться нормированными данными на сборочно-монтажные работы. Эти данные приводятся на отдельные виды работ (переходы). Время на операцию определяется как суммарное время по всем переходам, из которых состоит данная операция.

Коэффициент загрузки рабочего местa :

Кз=tоп/ф*100% (4)

Где, Кз- коэффициент загрузки.

Составляется таблица синхронизации операций (таб. 10). Число рабочих поточной линии:

N=Уt/ф (5)

N =5.5/1.14=6.27 принимаем число рабочих равное 6

Где, Уt ? общее время на изделие

ф ? такт потока.

Таблица 9 - Синхронизация операций

№ рабочего места	Содержание операции	Время на операцию
1,2	Подготовка выводов ЭРЭ вручную	1.9
3	Установка ЭРЭ и ИМС на светомонтажном столе	1.05
4	Пайка волной	1,14
5	Контроль и допайка	0,27
6	Общий контроль	1,14

Таблица синхронизации составляется с учётом оптимальной последовательности операций. Надо следить за тем, чтобы ранее установленные элементы не мешали установки последующих. В первую очередь устанавливаются элементы в труднодоступных местах (желательно, чтобы на каждом рабочем месте производились однотипные работы, установку однотипных деталей, но разных номиналов нужно устанавливать на различных рабочих местах). Учитываются и другие требования из-за особенностей конструкции.

Так как расчёты сходятся с таблицей, то технологический процесс разбит на операции верно.

2.4 Выбор средств технологического оснащения

Согласно ГОСТ 14.301-73 средства технологического оснащения включают:

-технологическое оборудование

-технологическую оснастку

-средства механизации и автоматизации

Выбор средств технологического оснащения производится с учётом:

-типа производства и его организационной структуры

-виды изделия и программы выпуска

-характера намеченной технологии

-максимального применения имеющейся стандартной оснастки и оборудования

-равномерной загрузки имеющегося оборудования

Характеристики сравнительных видов оборудования сведены в таблицу 10.

Таблица 10 - Сравнительные характеристики оборудования

Назначение оборудования	Светомонтажный стол	Светомонтажный стол	Пайка волной	Пайка волной
Наименование оборудования	РМПС П	ПМП1	УП-4	УПВ903Б
ГОСТ, ТУ или Номер чертежа	ТГ 2.940.010	ТГ 2.940.013	ГГ-1621	КПМ 3.256.033
Производительность Шт/ч	600	1200	150	90
Потребляемая Мощность, кВт/ч	0.5	0.6	5	8
Масса, кг	100	170	353	265
Габаритные размеры	1225*900*1200	1225*850*1400	894*930*1370	2000*700*1470
Коэффициент Загрузки, %	51%	66%	35%	58%
Количество оборудования	2	3	1	1

В результате сравнительного анализа выбирается вид оборудования. Затем составляется полный перечень оборудования, который сводится в таблицу 11

Таблица 11 - Перечень оборудования

Наименование	ГОСТ, ТУ или Номер чертежа	Коэффициент загрузки	Требуемое количество оборудования
Светомонтажный стол ПМП1	ТГ 2.940.013	61,3%	3
Пайка волной УПВ903Б	КПМ 3.256.033	64%	1

Выбор данного оборудования основан на том, что оно имеет больший коэффициент загрузки, меньшую потребляемую мощность, меньшую стоимость, габариты и вес.

Выбор оснастки производится на основании вышеперечисленных требований. В пояснительной записке приводится перечень оснастки таблица 12.

Таблица 12 - Перечень оснастки

Наименование оснастки	ГОСТ, ТУ или ОСТ	Количество оснастки
Пинцет	ОСТ4ГО.060.209	3
Стойка тех. для ПП	ГГ-7879-4097	2
Приспособление для визуального контроля	ГГ63669/12	2
Паяльник	ОСТ4ГО.060.209	1
Тара	ГГ-7879-4048	9

ГОСТ14.308-73 и ГОСТ14.309-74- правила выбора технологического оснащения, оборудования и оснастки.

ГОСТ14.304-73 и ГОСТ14.304-74- правила Выбора средств технологического оснащения, оборудования и оснастки.

Требуемое количество оборудования:

Nобрасч(смс)=n*N/p/Fg=n*t1/ф

Где: n-количество элементов на плате, устанавливаемых или монтируемых на данном оборудовании

N-годовая программа

p-производительность оборудования (шт/час)

Fg-действительный годовой фонд рабочего времени (с учётом ночной смены) час.

t1-время на один элемент

Для оборудования, выполняющего групповые операции

Nоб.расч=Тгр.оп/ф (шт) (6)

где: Тгр.оп=60/p (мин.) (7)

Nоб.расч(ПМП-1)=21*0.05/1.14=1.02

принимаем N(смс)=2шт

Nоб.расч(РМПС)= 21*0.1/1.14=1.98

принимаем N(смс)=3шт

Тгр.оп(УП-4)= 60/150=0.4мин

Тгр.оп(УПВ903Б)=60/90= 0.67мин

Nоб.расч(УП-4)=0.4/1.14=0.350 принимаем =1шт

Nоб.расч(УПВ903Б)=0.67/1.14=0.587. принимаем=1шт

Kз= Nоб.расч/Nоб.прин*100% (8)

где: Кз- коэффициент загрузки оборудования

Nоб.прин- принятое число единиц оборудования, определяется округлением Nоб.расч до целого числа в сторону увеличения

Кз(ПМП 1)= 1.02/2*100%=51%

Кз(РМПС)= 1.98/3*100%= 66%

Кз(УП4)= 0.35/1*100%=35%

Кз(УПВ903Б)=0.644/1*100%=58%

Установлены нормативные значения коэффициента загрузки оборудования:

Кз=65-77%- массовое производство

Кз=75-85%-среднесерийное производство

Кз=80-90%- мелкосерийное производство

Коэффициент загрузки оборудования соответствует установленным требования.

2.5 Обоснование выбора технологических материалов

Для осуществления пайки необходимы припои. Свойства двух видов припоев приведены в таблице 13.

Таблица 13 - Характеристики припоев.

Марка припоя	ПОС-40	ПОС-61
ГОСТ	21931-76	21931-76
Хим. состав	Олово	39-41	59-61
	Кадмий	-	-
	Серебро Висмут	0.1	0.1
	Свинец	остальное	остальное
Физические характеристики	Предельная прочность при растяжении, Па	3.8	4.3
	t плавления	начальная	235	190
		конечная	250	240
	Плотность кг/м3	9300	8500
Стоимость 1кг, руб.	200	200
Выбранная марка припоя	ПОС-61

Выбираем припой ПОС-61, так как у него меньше температура плавления, больше прочность при растяжении и ниже содержание свинца.

Для качественной пайки необходимы флюсы.(предназначенные для удаления оксидной плёнки с поверхности соединяемых материалов). Свойство двух видов флюсов приведены в таблице 14.

Таблица 14 - Характеристики флюсов.

Марка флюса	ФТС	ЛТИ-120
Температурный интервал флюсующей активности в С°	140-300	160-350
Влияние остатков флюса на сопротивление диэлектриков	снижает	снижает
Стоимость 1кг, руб.	200	200
Коррозийное действие остатков флюса при испытании в камере влажности	На ОС	нет	Оказывает
	На медь	слабое	оказывает
	На серебро	нет	Нет
	На медь	нет	оказывает
Выбранная марка	ФТС

Выбираем флюс ФТС, так как он оказывает слабое влияние на медь, а на другие металлы и вовсе не оказывает и имеет меньшую температуру флюсующей активности.

Для промывки печатных плат от остатков флюса применяют растворители. Свойства 2-х из них приведены в таблице 15.

Таблица 15 - Характеристики растворителей.

Наименования растворителя	Спирт этиловый ректификационный	Ацетон технический
ГОСТ	ГОСТ 183.000-87	ГОСТ 2768-79
t кипения C°	78,4	56,2
Температура, С°	вспышка	13	18
	воспламенения	404	500
Предел допустимой концентрации, мг/м3	1000	200
Пределы взрывоопасной концентрации	нижний	2.3	2.3
	верхний	19	19
Стоимость 1 литра, руб.	50	50
Выбранная марка раствора	Спирт этиловый

Выбираем этиловый спирт, так как допустимая концентрация его в воздухе значительно выше чем ацетона, температура кипения то же выше.

3. Расчётная часть проекта

3.1 Расчёт надёжности изделия

Цель работы: определить количественные показатели изделия

Исходные данные

л? - Средняя интенсивность отказов

б- поправочный коэффициент

Кн- Коэффициент нагрузки (равен 0.5-0.7, а для микросхем-1)

Определение групповой интенсивности отказов.

Определяем значение групповой интенсивности отказов, пользуясь формулой:

бтр=nі*л?i*бi (9)

где: ni-число элементов группы

Результаты расчётов сведены в таблицу 16.

Таблица 16 ? Характеристики надежности ЭРЭ

Наименование и тип элементов	n	л?(10^-6 1/час)	Кн	б	n*б* л?
Резисторы МЛТ-0.125Вт	14	0.6	0.5	0.7	4.62
Конденсаторы К10-17	5	3.9	0.5	0.68	5.3
Диоды КД522Б	1	1.7	0.5	0.6	1.02
Микросхема К554СА3А	1	1	1	1	1
Пайка	54	0.15	1	1	6.6

Определение интенсивности отказов всего изделия.

Интенсивность отказов всего изделия определяется по формуле:

лиз=Кэ*Уni*л?i*бi (10)

где: Кэ-коэффициент учитывающий условия эксплуатации (для стационарной аппаратуры Кэ=2.7)

лиз=2.7*(4.62+0.56+1.68+2.108+5.3+1.02+1+6.6)*10^-6=61.8*10^-6 (1/час)

Определение наработки до отказа

Наработка до отказа рассчитывается по формуле:

T= 1/лиз (час) (11)

Т= 1/61.8*10^-6= 16181 (час)

Определение вероятности безотказной работы.

Определяется по формуле:

P(t)=e^-лизt (12)

значение tвыбираем 10, 100, 500 часов

P(t)1=e^(-61.8*10^-6*10)= 0,998

P(t)2=e^(-61.8*10^-6*100)=0,9907

P(t)3=e^(-61.8*10^-6*500)=0,954

3.2 Расчёт технологичности конструкции

блокиратор электродвигатель печатная плата

Расчёт коэффициента технологичности

Коэффициент использования микросхем и микросборки рассчитывается по формуле:

Кис.мс= Нмс/Нэрэ (13)

где: Нмс- количество микросхем и микросборок = 1шт

Нэрэ- общее количество ЭРЭ в изделии = 19шт

Кис.мс=1/21=0.0476

Коэффициент повторяемости микросхем и микросборок рассчитывается по формуле:

Кпов.мс= 1- (nмс/Нмс) (14)

где: nмс-количество типоразмеров корпусов и микросборок

Нмс- Общее количество микросхем и микросборок

Кпов.мс=1-(1/1)=0

Коэффициент стандартизации рассчитывается по формуле:

Кпр=(n-nо)/n=18/18=1 (15)

где: n - общее количество типоразмеров составных частей

no - количество типоразмеров оригинальных составных частей

Коэффициент унификации рассчитывается по формуле:

Ку=(Н-n)/H=1 (16)

где: Н - общее число составных частей

Коэффициент механизации и автоматизации монтажа рассчитывается по формуле:

Кма=Нма/Н (17)

Кма = 54/54=1

где: Нма - количество соединений выполняемых автоматически

Н - общее количество соединений в изделии

Коэффициент механизации и автоматизации установки ЭРЭ на печатную плату рассчитывается по формуле:

Каму=Нмуэрэ/Нэрэ (18)

Каму =21/21=1

где: Нмуэрэ - количество эрэ в изделии, устанавливаемых механизированным или автоматизированным способом

Нэрэ - общее количество эрэ в изделии

Коэффициент применяемости типовых технологических процессов рассчитывается по формуле:

Ктп=(Дтп-Етп)/(Д-Е) (19)

Ктп = Nтп/N= 17/21=0,809

где: Дтп и Етп (Nтп) - количество деталей и сборочных единиц изготавливаемых по ТПП.

Д и Е(N) - общее количество деталей и узлов

Бальная оценка коэффициента.

Бпок= 4-((Тн-Тф)/Т) (20)

где: Тн - нормативное значение коэффициента (см. таблицу 17)

Тф - фактическое значение коэффициента

Т - эквивалент одного балла (см. таблицу 17)

Таблица 17 ? Величины нормативных значений коэффициентов и эквивалент одного балла

Коэффициент	Нормативное значение	Эквивалент одного балла	Фактическое значение
1. коэффициент использования микросхем и микросборок	0.75	0.18	0.0476
2.Коэффициент повторяемости микросхем и микросборок	0.95	0.02	0
3.Коэффициент стандартизации изделия	0.15	0.05	1
4.Коэффициент унификации изделия	0.45	0.12	1
5.Коэффициент автоматизации и механизации монтажа	0.87	0.2	1
6.Коэффициент автоматизации и механизации установки	0.8	0.3	1
7.Коэффициент применяемости ТПП	0.6	0.15	0.809

Бпок1=4-((0,75- 0.0476)/0.18)=0.53

Бпок2=4-((0,95-0)/0.02)=-43,5 принимаем = 0 баллам

Бпок3=4-((0,15-0,95)/0.05)=20 принимаем=5 баллам

Бпок4=4-((0,45-1)/0.12)= 8,6 принимаем=5 баллам

Бпок5=4-((0,87-1)/0,2)=4,65

Бпок6=4-((0,8-1)/0.3)=4,67

Бпок7=4-((0,6-0,809)/0.15)=5,96 принимаем = 5 баллам

Средний балльный показатель:

Бср=УБпок/N

Бср = (0. 53+0+5+5+4.65+4,67+5)/7= 3,5 (21)

где: Бпок - коэффициент, участвующий в оценке изделия

N - число коэффициентов участвующих в оценки, в том числе и нули.

По расчётам получилась удовлетворительная технологичность.

3.3 Расчёт элементов печатного монтажа

Расчёт наименьшего номинального диаметра D контактной площадки.

Наибольший номинальный диаметр D контактной площадки рассчитывается по формуле:

D=(d+dв.о)+2b+tв.о+2dт.р+(Td^2+TD^2+tпо^2)^(1/2) (22)

где: dв.о - верхнее предельное отклонение диаметра отверстия, 0.13

tв.о - значение подтравливания диэлектрика в отверстии, равное 0.3, для МПП, ОПП, ДПП и ГПК- 0.

tпо = нижнее предельное отклонение диаметра контактной площадки, 0,18

d - наибольший диаметр металлизированного отверстия, 1,3

b - гарантийный поясок, 0,2

D=1,43+0,4+0,3+0,18+0,6+(0,15^2+0.08^2+0.1^2)^(1/2)=2.21мм

Расчёт наименьшего номинального расстояния для прокладки проводников

Наименьшее номинальное расстояние L для прокладки n-го количества проводников рассчитывается по формуле:

L =(D1+D2)/2+t*n+s*(n+1)+TL (23)

L =(2,1+2,1)/2+0,8*0,25+0,25*(1+1)+0,05=2,85мм

где: D1 и D2 = 2.21мм, диаметр контактных площадок

n - количество проводников

t - 0,8мм, ширина печатного проводника

s - 0,25мм, расстояние между краями соседних элементов проводящего рисунка

TL - 0.05мм, позиционный допуск расположения печатного проводника

L<5

результаты не превышают действительного значения следовательно между отверстиями можно проложить проводник. Из чего следует, что класс точности выбран, верно, и все расчёты произведены точно.

Заключение

Разработанная конструкция и технологический процесс вольтметра постоянного тока с автоматическим выбором пределов измерения удовлетворяет требованиям технического задания. Применение автоматизации и механизации производства изделия, позволило привлечь к работе минимально количество персонала, для выполнения основных работ.

В результате расчётов, выяснено, что разработанное изделие имеет хорошую надёжность и удовлетворительную технологичность конструкции.

Расчёт надёжности показал, что наработка до отказа составляет 16181часов, что значительно превосходит установленные нормы -5000 часов.

Разработка технологического процесса выполнена на основании типовых технологических процессов с учётом реальных возможностей производства.

Усовершенствовать технологию сборки можно за счёт применения более современного высокопроизводительного оборудования.

Список используемой литературы

1. Краткий справочник конструктора РЭА под редакцией Р.Г. Варламова ? М: Советское радио, 1973.

2. Фрумкин Г.Д. Расчёт и конструирование. ? М: Высшая школа, 1985.

3. Блаут-Блачева В.И. Технология производства радиоаппаратуры. ? М: Энергия, 1972.

4. Методическое пособие по выполнению курсового проекта. ? НРТК. ? 2011.

5. ОСТ 4.054.267 Аппаратура радиоэлектронная. Сборочное монтажное производство. Пайка навесных ЭРЭ на печатные платы.

6. ОСТ 4.054.265 Аппаратура радио электронная сборочно-монтажное производство. Установка ЭРЭ на печатной плате.

7. ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.

8. ГОСТ 23.751-86 Платы печатные. Основные параметры конструкции.

9. ОСТ 4.010.022-85. Печатные платы. Методы конструкции и расчета.

10. Журнал Радио ? №1, ? 2010.

Размещено на Allbest.ru