Исходные данные:

схема электрическая принципиальная;

перечень элементов;

расчет коэффициента стандартизации деталей.

где Д_ст - количество стандартных деталей в изделии;

Д - общее количество деталей в изделии.

Кст = 20/22 = 0,9

расчет коэффициента унификации деталей;

где Д_у - количество унифицированных деталей в изделии;

Д - общее количество деталей в изделии.

Ку = 2/22 = 0,09

расчет коэффициента повторения ЭРЭ;

где N_{т. ЭРЭ} - общее число типоразмеров ЭРЭ в изделии;

N_ЭРЭ - общее число ЭРЭ.

Кпов. ЭРЭ= 1 - 6/20 = 0,7

расчет коэффициента повторения микросхем;

где N_сх - общее число микросхем в изделии;

N_ЭРЭ - общее число ЭРЭ, входящих в состав ИМС.

Кповт. ИМС= 1 - (2/2+1000) = 0,99

расчет коэффициента применяемости оригинальных ЭРЭ;

где N_{ориг. ЭРЭ -} число оригинальных ЭРЭ в изделии;

N_{т. ЭРЭ} - общее число типоразмеров ЭРЭ.

Кповт. ориг. ЭРЭ= 1 - 0/6 = 1

расчет комплексного показателя технологичности конструкции;

где к_i - частичный показатель технологичности конструкции;

а_j - весовой показатель технологичности конструкции.

а_j1=0,1; а_j2=0,2; а_j3=0,1; а_j4=0,2; а_j5=0,1.

Пк= 0,9*0,1+0,09*0,2+0,7*0,1+0,99*0,2+1*0,1= 0,476

Расчетное значение ПК сравнивается с нормативным ПП, который для серийного производства изменяется 0,5-0,8. Для установочной серии 0,45-0,75. Опытная серия 0,4-0,7. Анализ показал, что при Пк= 0,476 производство является установочной.

4.2 Основные этапы разработки технологического процесса устройства

4.2.1 Технологический процесс изготовления печатной платы

Существуют три основных варианта реализации поверхностного монтажа и четвертый вариант традиционный с металлизированными отверстиями (рис. 4.1):

1. Чисто поверхностный монтаж на плате (односторонний или двухсторонний - вариант I).

2. Смешанно - разнесенный вариант, когда традиционные (DIP) компоненты размещаются на лицевой стороне, а простые чип - компоненты - на обратной (вариант II).

3. Смешанный монтаж, когда традиционные компоненты и для поверхностного монтажа находятся на лицевой или обеих сторонах платы. вариантIII).

Рис. 4.1 Варианты сборки и монтажа ячеек электронного устройства;

Наиболее подходящим для разрабатываемой печатной платы является вариантIII. Исходя из этого для технологии изготовления печатной платы, я выбрал вариант III. Технологические процессы изготовления печатной платы приведены в таблице 15.

Таблица 15. Технологические процессы изготовления печатной платы.

Негативный процесс	Позитивный процесс
Подготовка поверхности фольги: зачистка, обезжиривание, травление, декапирование, промывка
Нанесение на влажные заготовки светочувствительной эмульсии (два слоя) на основе поливинилового спирта
Экспонирование изображения схемы проводников с негатива	Экспонирование изображения схемы проводников с позитива
Проявление схемы. Химическое и термическое дубление. Ретуширование схемы для устранения дефектов эмульсионного слоя
Травление хлорным железом	Нанесение двух слоев защитного лака для предохранения поверхности фольги при химической обработке
Снятие задубленного слоя в растворе щавелевой кислоты	Сверление отверстий по рисунку схемы. Продувка отверстий для удаления стружки и пыли
Нанесение защитного лака	Химическая обработка отверстий (активирование и химическое меднение)
Сверление отверстий, подлежащих металлизации, зенковка с двух сторон. Продувка отверстий для удаления стружки и пыли	Снятие защитного слоя лака
Химическая обработка отверстий (активирование и химическое меднение)	Гальваническоемеднение схемы. Ретуширование схемы
Снятие защитного слоя. Обезжиривание	Гальваническое серебрение схемы
Декапирование в соляной кислоте. Гальваническое меднение	Снятие задубленного слоя. Травление в растворе хлорного железа
Механическая зачистка (крацевка). Промывка
Покрытие проводников сплавом Розе (32% Pb-свинец; 16% Sn-олово; 52% Bi-висмут)
Покрытие лакофлюсом на основе полиэфирной смолы (два слоя). Сушка при 70-80 градусах Цельсия в течение двух часов
Механическая обработка по контуру
Окончательный контроль

4.2.2 Описание технологии сборки и монтажа печатного узла

Разработка схемы сборочного состава

Схема сборочного состава показана на рис. 4.2

Рис. 4.2 Схема сборочного состава

Технологический процесс сборки и монтажа печатной платы термостабилизатора паяльника на микроконтроллере должен выполняться согласно ГОСТ 14.301-83. "Общие правила разработки технологического процесса”. Разработка технологического процесса включает: анализ исходных данных; выбор типового технологического процесса; разработка технологического маршрута сборки и монтажа (определение последовательности и содержания технологических операций); определение и выбор средств технологического оснащения; определение профессии и квалификации исполнителей; оформление маршрутной карты. Основные операции технологического процесса сборки и монтажа приведены втаблице 16.

Таблица 16. Основные операции технологического процесса сборки и монтажа

Основные этапы сборки и монтажа	Объекты сборки и монтажа	Основные типовые операции
Комплектация	Печатные платы, навесные элементы, детали	Распаковка из тары поставщика. Входной контроль параметров. Размещение в технологической таре
Подготовка к монтажу	Печатная плата	Обезжиривание (промывка) платы, контроль печатного монтажа. Маркировка платы
	Навесные элементы (ИМС и ЭРЭ)	Лакирование обозначений элементов. Рихтовка и укорачивание выводов. Флюсование и лужение выводов. Формовка выводов
Установка на ПП	Детали	Установка и закрепление разъемов, навесных шин питания
	Навесные элементы	Установка и фиксация ЭРЭ, установка и фиксация ИМС. Контроль установки элементов
Выполнение контактных соединений	Плата с деталями, ЭРЭ и ИМС	Флюсование и пайка соединений, контроль контактных соединений
Контроль модуля и защита от внешних воздействий	Модуль	Контроль и регулировка функциональных параметров. Монтажные операции (дополнительные). Контроль параметров. Защита (лакированием) модуля. Сдача на соответствие ТУ

Так как производство крупносерийное, то выбирается оборудование конкретно для каждой операции в соответствии с каталогом технологического оборудования.

Таблица 17. Средства технологического оснащения

№ пп	Наименование СТО	Обозначения	Выполняемые операции
1	Комплектовочный стол	Модель "LJ020B"	Для подбора ЭРЭ и ИМС
2	Монтажный стол	Модель "АТМ150"	Для проведения входного контроля, монтажа ЭРЭ и ИМС, выходного контроля
3	Полуавтомат для формовки и укорачивание выводов ЭРЭ и ИМС	Модель "Старт" КПМ 2.249.011	Для укорачивания и формовки выводов ЭРЭ и ИМС при их установке на ПП
4	Автомат установки компонентов	Модель "Трофей" КП 3.603.00.00	Установка ЭРЭ и ИМС
5	Паяльная станция	АУБ 2.800.00.00	Пайка ЭРЭ и ИМС
6	Устройство тестового контроля	УТК-2М АРЖ 1.400.001	Для автоматической диагностики обрывов и замыкания печатных проводников на ПП

Далее по классификатору профессий выбирается рабочий персонал для выполнения конкретной операции с учетом выбранного оборудования. В таблице 18 приведен рабочий персонал.

Таблица 18. Рабочий персонал.

№ пп	Наименование операции	Профессия	Квалификация (разряд)
		Наименование	Код
1	Комплектация	Комплектовщик РЭА	12984	4
2	Входной контроль	Контролер КИА	12950	5
3	Подготовка ЭРЭ и ИМС к монтажу	Монтажник РЭА	14618	5
4	Установка ЭРЭ и ИМС на плату	Монтажник РЭА	14618	5
5	Монтаж ЭРЭ и ИМС	Монтажник РЭА	14618	5
6	Выходной контроль	Регулировщик РЭА	12968	4

4.2.3 Разработка маршрутной карты на изготовление устройства

Маршрутная карта - это данные по составу выполняемых операций, оборудованию, технологическим документам.

Маршрутная карта является основным документом любого технологического процесса.

По маршрутной карте рабочие выполняют различные технологические операции в более конкретном виде и определенной последовательности.

Маршрутная карта техпроцесса изготовления печатной платы комбинированным позитивным методом приведена в Приложении Р.

4.3 Техника безопасности и охрана труда

4.3.1 Техника безопасности при техническом обслуживании прибора, его ремонте и настройке

Проведение работ на радиоэлектронном и технологическом оборудовании осуществляется в строгом соответствии с "Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей", "Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей" и "Правилами техники безопасности и производственной санитарии в электронной промышленности".

Техника безопасности при техническом обслуживании прибора, его ремонте и настройке заключаются в следующем:

место работы должно быть оборудовано хорошей вентиляцией, так как во время пайки в воздух выделяются свинец, цинк, литий, кaлий, нaтрий, кaдмий и др. вещества, в виде пыли, пaрoв и aэрoзoлей зaгрязняющие вoздух в пoмещении;

прoмывку детaлей oтoстaткoв кислoтных флюсoв следует прoизвoдить в специaльных вaннaх. Слив вoды из вaнны в кaнaлизaцию дoпускaется тoлькo пoсле сooтветствующей oчистки вoды;

ручка паяльника должна быть выполнена из диэлектрического вещества. Не допускаеться работа паяльником с мокрой ручкой;

паяльник должен устанавливаться на металлическую подставку. Допустимым отступлением от техники безопасности является ложитьпаяльник с упором на утолщение ручки так, чтобы нагревающаяся часть не касалась стола, но недопустимо оставлять паяльник в таком положении без присмотра;

корпус паяльника должен быть заземлён, а под ногами должен лежать резиновый коврик;

не работать с паяльником, у которого повреждён провод и вилка;

во время пайки держать дистанцию, во избежании попадания раскалённого припоя и паров флюса;

перед началом работ работник обязан надеть специальную одежду, осмотреть рабочее место, убрать посторонние предметы;

до начала паяльных работ необходимо включить вентиляционную установку;

пайку сплавами, содержащими свинец, необходимо проводить в выделенных помещениях. Стены, оконные рамы, отопительные принадлежности, воздухопроводы должны быть гладкими и покрыты масляной краской светлых тонов;

рабочие места должны быть оборудованы местными вытяжными устройствами, обеспечивающими скорость движения воздуха непосредственно на месте пайки не менее 0,6 м/с;

паяльники, находящиеся в рабочем состоянии, всегда должны быть в зоне действия вытяжной вентиляции;

для электропитания паяльников и переносных ламп в помещении должны быть установлены на стене розетки напряжением 42В переменного тока;

ветошь, применяемая при чистке и пайке оборудования, а также при уборке рабочих мест, необходимо собираться в бачки с крышками. Повторное применение использованной ветоши запрещается;

по окончании паяльных работ следует выключить вентиляцию, отключить паяльник и приборы.

по окончании работ очистить и промыть горячим мыльным раствором рабочие поверхности столов и внутренние поверхности ящиков для инструментов;

запрещаются сухие способы уборки помещения для пайки;

снять специальную одежду, тщательно вымыть руки с мылом, прополоскать рот.

Требования безопасности в аварийной ситуации.

Возможно возникновение следующих аварийных ситуаций:

короткое замыкание, повышенный нагрев штепсельных разъемов, соединительных проводов, понижение или пропадание напряжения в сети и т.п., что может привести к возникновению пожара;

стихийной бедствие и другие аварии, не связанные непосредственно с паяльными работами.

В аварийной ситуации необходимо:

работу прекратить, электрооборудование отключить от сети;

при возгорании использовать углекислотный или порошковый огнетушитель, о пожаре сообщить в пожарную охрану;

принять меры по эвакуации людей и оказанию первой медицинской помощи пострадавшим;

доложить о случившемся непосредственному руководителю;

принять меры к сохранению обстановки на рабочем месте в том виде, в каком она была на момент происшествия, если это не угрожает жизни и здоровью работающих и не приведет к более тяжелым последствиям.

4.3.2 Расчёт освещённости рабочего стола при ремонте прибора

Исходные данные:

Помещение a= 9 m, b= 6 m, h= 3,2 m, Выбор светильников - светильник растровый встраиваемый на 4 люминесцентные лампы 18 Вт тип ARS/R 4x18 W, лампы люминесцентные 18 Вт, в одном встраиваемом растровом светильнике 4 лампы Ф = 1150 лм (для люминесцентной лампы производства Fpilips TLD 18/54, нормы освещенности Е = 300лк на уровне 0,8 м от пола (рабочая поверхность стола), коэффициент запаса Кз = 1,25, коэффициент отражения потолка - 50, стен - 30, пол - 10.

Расчёт:

1. Определение площади помещения: S=a •b = 9 • 6 = 54 м. кв.

2. Определение индекса помещения: ц=S/ ( (h1-h2) • (a+b)) = 54/ ( (3,2-0,8) • (6+9)) = 1,5

3. Определение коэффициента использования, исходя из значений коэффициентов отражения и индекса помещения: U = 51

Светильник люминесцентный растровый встраиваемый ARS/R 4x18.

Таблица 19.

4. Определение требуемого количества светильников: N = (300 • 54 • 100 • 1,25) / (51 • 4 • 1150) = 8,63Ю ~ 9 светильников. Примечание: при замене светильников люминесцентных растровых встраиваемых ARS/R 4x18 на светильники люмингесцентные встраиваемые растровые, но с большей мощностью ламп ARS/R 2x36 потребуется на этоже помещение: N = (300 • 54 • 100 • 1,25) / (51 • 2 • 2850) = 6,96Ю ~ 7светильников.

Таблица 20. Таблица коэффициентов отражения

Нормы освещения:

Освещенность от общего освещения, в помещениях жилых зданий должна приниматься согласно таблице 21.

Таблица 21.

Условная площадка, расположенная на расстоянии 3 м от светильника.

Заключение

Для достижения поставленной цели в дипломном проекте решены следующие задачи:

Анализ следующих разработок: устройство термостабилизатора паяльника, где я выбрал последнюю разработку. Так же составил структурную схему, функциональную схему и выбрал технические параметры элементной базы. В конструктивной части был выбран материал печатной платы стеклотекстолитовый СФ-2-35, выбрал пластмассовый корпус печатной платы ПВХ. После выбора материала я рассчитал параметры электронного таймера и получил следующие значения:

1. Расчет суммарной мощности, потребляемой основными элементами - 49,98 Вт.

2. Расчет надежности элементов печатной платы с учетом пайки - 127616 Ч.

3. Ориентировочный расчет габаритных размеров печатной платы - 100 х 50 мм.

А также выбрал программу SprintLayout 6.0, в которой спроектировал печатную плату.

За измерительное оборудование были выбраны вольтметр В7-27 и осциллограф С1-65А, которые необходимы для замеров всех необходимых параметров устройства.

В технологической части был сделан анализ и расчет технологичности конструкции, основные этапы разработки технологического процесса, где был рассчитан показатель технологичности, который равен 0,476 мин/шт. После всех расчетов была разработана маршрутная карта, которая прилагается в приложении. Заданное устройство соответствует всем современным требованиям.

В ходе дипломного проекта был произведен анализ и выбрана технология для монтажа печатной платы - навесная технология.

Составлена структурная схема устройства. Подобрана элементная база устройства.

В конструкторской части выбраны материалы для изготовления самой печатной платы, а также материл для изготовления корпуса.

Был произведен расчет суммарной мощности, потребляемой основными элементами. Разработана конструкция устройства. Произведен ориентировочный расчет габаритных размеров печатной платы. Рассчитана надежность элементов с учетом пайки.

Также в конструкторской части были подобраны для замеров необходимых параметров устройства приборы - вольтметр и осциллограф.

Список использованных источников

1. В.Г. Костиков, Е.М. Парфёнов, В.А. Шахнов "Источники электропитания электронных средств" Москва, Горячая линия - Телеком, 2001 г;

2. В.Г. Костиков, Е.М. Парфёнов, В.А. Шахнов "Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование. Учебник для вузов" 2-е издание, Москва, Горячая линия - Телеком, 2001 г;

3. Перельман Б.Л. "Полупроводниковые приборы. Справочник-Солон", "Микротех", 1996 г, 176 стр;

4. В.А. Шахнов "Конструкторское технологическое проектирование электронной аппаратуры" Москва, Горячая линия - Телеком, 2001 г;

5. "Маркировка радиоэлементов". Автор: Кашкаров А.П. Издательское предприятие Радио Софт, Москва, 2010. С.7-33;

6. "Секреты радиомастеров". Автор: А.П. Кашкаров. Издательство: Радиософт. 2010 г;

7. "Интересные радиолюбительские конструкции". Автор: Д.А. Мовчан. Издательство: ДМК-Пресс. 2010 г;

8. "Кодовая маркировка активных SMD-компонентов". Автор: Турута М.К. 2010 г;

9. "Короткие замыкания и выбор электрооборудования". Автор: И.П. Крючков, В.А. Старшинов. 2012 г;

10. http://elwo.ru/;

11. http://www.etalonpribor.ru/;

12. http://www.chipdip.ru/;

13. http://elecyroschema.net;

14. http://radiocomplect.ru/;

15. http://www.diagram.com.

Размещено на Allbest.ru