Сенсорный выключатель

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Целью данного курсового проекта является разработка, выбор и обоснование конструкции, технологического процесса сборки Сенсорного выключателя. Для обоснования выбора конструкции выполняется расчёт надёжности и технологичности устройства.

В момент, когда помещения покинули все люди, это устройство определяет путем подсчета числа вошедших и вышедших. Его возможные применения - автоматическое выключения освещения, включения охранной сигнализации или устройств, работа которых отрицательно влияет на здоровье людей не может происходить в их присутствии (ультразвуковые отпугиватели грызунов, ультрафиолетовые средства дезинфекции)

Сенсор Е1 устанавливают на наружной дверной ручке, а сенсор Е2-на внутренней. После включения питания необходимо нажать на кнопку SB1, обнуляя счетчик. Входящий в помещение человек, открытая дверь снаружи, прикоснется сначала к сенсору Е1, увеличив содержимое счетчика на единицу, на последующее (до окончания времени блокировки) прикосновения к внутренней ручке (сенсору Е2) счетчик не среагирует. Выходящий человек прикоснется к дверным ручкам (сенсорам) в обратном порядке на единицу.

Таким образом, число, накопленное в счетчике, всегда равно числу находящихся в помещении людей. Когда оно отличается от нуля (то есть в помещении кто-то есть), на одном или нескольких выходах счетчика обязательно установлен высокий логический уровень. Он открывает транзистор VT1, поступая на его базу через диоды VD5-VD8 и резистор R5. Вместе транзистором открывается тринистор VS1, замыкая цепь питания лампы TL1, вместо которой может быть подключено другое исполнительное устройство.

Условие эксплуатации изделия (УХК) - умерено холодный климат.

1. Конструкторская часть. Разработка конструкции сенсорного выключателя

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 элемента	Температура С	Влажность%	Вибрации Гц	У скор м/с2
Резистор С2-33-0.5	-60…+125	98	10…2000	15
Резистор С2-33-0.125	-60…+200	98	10…2000	15
Конденсатор К73-11	-60…+90	98	10…1000	10
Транзистор КТ 940А	-70…+125	98	5…2000	15
Тиристор КУ 202Н	-60…+125	98	5…2000	11
Микросхема К561 ЛА 7	-60…+90	98	10…2000	11
Микросхема К561 ИЕ11	-60…+90	98	10…2000	11
Диод КД522Б	-60…+155	98	5…2500	10
Кнопка КМА1-4	-60….+200	98	10…2500	11
Светодиод	-70…+90	98	5….1000	10

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

1.2 Выбор типа печатной платы

печатный вольтметр плата ток

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

- стоимость основного материала

- 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 1-2 мкм, 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 (5-10 мкм), а затем доращиванием её до нужной толщины гальваническим способом. При этом происходит и меднение отверстий.

Исходя из приведённых характеристик, выбираем химический метод. Этот метод обеспечивает большую производительность. Проводящий рисунок расположен с 2-х сторон, комбинированный метод.

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 100 мм

5-при длине до 350 мм

10 - при длине более 350 мм

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

1.5 Выбор группы жёсткости

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 воздействующих 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 3

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

Материалы для печатных плат выбирают по Гост 10316-78.

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 5.

Таблица 5 - 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, но т.к. для данной конструкции выбрана 2-х сторонняя печатная плата и комбинированный метод, выбираем фольгированный стеклотекстолит.

1.8 Выбор шага координатной сетки

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

Принимаем шаг координатной сетки равный 2.5 мм.

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

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

Dkn=dотв+2b+c [1]

Где b-гарантийный поясок, выбирают в зависимости от класса точности по ГОСТ 23751-86

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

Для плат 1-го класса точности С берут равным (0.6-0.7) мм

Для плат 2-го и 3-го класса точности С берут (0.4-0.5) мм

Расчётные значения диаметров отверстий и контактных площадок сводятся в таблицу 6.

Таблица 6 - Размеры отверстий

Тип элемента	Диаметр вывода, мм	Диаметр отверстия, мм	Диаметр контактной площадки, мм	Количество отверстий
Резистор С2-33-0.5	0,8	1	4.2	2
Резистор С2-33-0.125	0,6	0.8	2.2	4
Конденсатор К73-11	0.8	1	0,7	6
Транзистор КТ 940А	0,6	0,8	0,7	3
Тиристор КУ 202	0,6	0,8	8.5	3
Микросхема К561 ЛА 7	0.5	0.7	7.5	28
Микросхема К561 ИЕ11	0.5	0.7	7.4	16
Диод КД522Б	0.5	0.7	1.9	2
Светодиод	0.6	0.8	9.5	3

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 4.010.030-81.

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.

- обеспечение высокой надёжности, малых габаритов и массы изделия, быстродействия, теплоотвода, ремонтопригодности.

Учитывая данные параметры выбираем варианты установки которые сводятся в таблицу 7.

Таблица 7 - Вариант установки ЭРЭ.

Тип элемента	Вариант установки
Резистор С2-33-0.5	Іa
Резистор С2-33-0.125	Іa
Конденсатор К73-11	Іa, II a
Транзистор КТ 940А	Іa
Тиристор КУ 202Н	VIII a
Микросхема К561 ЛА 7	Ia
Микросхема К561 ИЕ11
Диод КД522Б	I a, II a
Кнопка КМА1-4	IV
Светодиод	I a

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 1.5 мм 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 1.5 мм на расстояние Q не менее 0.8 мм

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 вольтметра постоянного тока

2.1 Определение типа производства

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

n=N*a/F (шт.)= 200000*5/250=4000 [2]

где:

n - партия запуска N-годовой объём производства (200 000 шт./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 8.

Таблица 8 - 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 8 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= 4000*60/200 000= 1,2 мин. [3]

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 ИМС вручную

5. Пайка волной

6. Контроль и допайка

7. Общий контроль

2) 1. Подготовка выводов ЭРЭ в ручную

2. Установка всех ЭРЭ и ИМС на СМС

3. Пайка волной

4. Контроль и допайка

5. Общий контроль

Таблица 9 - Трудоемкость технологических процессов

Вариант	Содержание работ	Время на один элемент, мин	Количество элементов	Общее время, мин
1	Подготовка выводов всех ЭРЭ вручную	0.1	23	2.3
	Установка 2-х выводных ЭРЭ вручную	0.18	19	3.42
	Установка 3-х выводных ЭРЭ вручную	0.21	1	0.21
	Установка ИМС вручную	0.32	3	0.96
	Пайка волной	1.2	1	1.2
	Контроль и допайка	0.05	84	0.42
	Общий контроль	1.2	1	1.2
?t		10.63
2	Подготовка выводов ЭРЭ вручную	0.1	23	2.3
	Установка всех ЭРЭ и ИМС на СМС	0.05	23	1.15
	Пайка волной	1.2	1	1.2
	Контроль и допайка	0.05	84	0.42
	Общий контроль	1.2	1	1.2
?t		6.27

t-трудоёмкость технологического процесса

Время на допайку рассчитывается по формуле:

t доп =t*Nвыв*kбрака=0.05*84*0.1=0.42 мин [4]

где, t-время на один элемент

Nвыв - количество выводов

Kбрака - коэффициент брака (1-10%)

Выбираем технологический процесс 2 го 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 сборочных - 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. Защита от влаги узлов и блоков РЭА ТПП.

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 укреплённой 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% [5]

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% [6]

Где, Кз - коэффициент загрузки.

Составляется таблица синхронизации операций (таб. 9). Число рабочих поточной линии:

N=t/ф=6.27/1.2=5.225 принимаем число рабочих равное 6

Где, t - общее время на изделие

ф - такт потока.

Таблица 10 - Синхронизация операций

№ рабочего места	Содержание операции	Время на операцию
1-2	Подготовка выводов ЭРЭ вручную	1.15
3	Все ЭРЭ и ИМС устанавливаются на СМС	1.15
4	Пайка волной	1.2
5	Контроль и допайка	0.42
6	Общий контроль	1.2

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-9, 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 11.

Таблица 11 - Сравнительные характеристики оборудования

Назначение оборудования	Установка ЭРЭ	Установка ЭРЭ	Пайка ЭРЭ	Пайка ЭРЭ
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, %	95.5	95.8	48	64.4
Количество оборудования	2	1	1	1

В результате сравнительного анализа выбирается вид оборудования. Затем составляется полный перечень оборудования, который сводится в таблицу 12

Таблица 12 - Перечень оборудования

Наименование	ГОСТ, ТУ или Номер чертежа	Коэффициент загрузки	Требуемое количество оборудования
ПМП1	ТГ 2.940.013	95.8%	1
УПВ903Б	КПМ 3.256.033	64.4%	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 13.

Таблица 13 - Перечень оснастки

Наименование оснастки	ГОСТ, ТУ или ОСТ	Количество оснастки
Пинцет	ОСТ4ГО.060.209	6
Стойка тех. для ПП	ГГ-7879-4097	2
Приспособление для визуального контроля	ГГ63669/12	2
Паяльник	ОСТ4ГО.060.209	2
Тара	ГГ-7879-4048	5

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 [7]

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.) [8]

где: Тгр.оп=60/p (мин.)

Kз = Nоб. расч/Nоб. прин*100% [9]

Nоб.расч (ПМП-1)=23*0.05/1.2= 0.958

принимаем N(смс)=1 шт.

Кз (ПМП 1)= 0.958/1*100%=95.8%

Nоб.расч(РМПС)=23*0.1/1.2=1.91

принимаем N(смс)=2ш т

Кз(РМПС)= 1.91/2*100%= 95.5%

Тгр.оп (УП-4)= 60/150=0.4 мин

Nоб.расч (УП-4)=0.4/1.2=0.48. принимаем =1 шт.

Кз(УП4)= 0.48/1*100%=48%

Тгр.оп(УПВ903Б)=60/90= 0.67 мин

Nоб.расч(УПВ903Б)=0.67/1.2=0.558. принимаем=1 шт.

Кз(УПВ903Б)=0.644/1*100%=64.4%

где: Кз - коэффициент загрузки оборудования

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

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 14.

Таблица 14 - 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 1 кг, 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 15.

Таблица 15 - 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 1 кг, 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 16.

Таблица 16 - 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. Проект

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 [10]

где: n-число элементов группы

Результаты расчётов сведены в таблицу 17.

Таблица 17 - Характеристики надежности ЭРЭ.

Наименование и тип элементов	n	л?(10^-6 1/час)	Кн	б	n*б* л?
Резистор С2-33-0.5	2	0.6	0.5	0.7	0.84
Резистор С2-33-0.125	1	0.6	0.5	0.7	0.42
Конденсатор К73-11	3	0.8	0.5	0.5	1.2
Транзистор КТ 940А	1	0.6	0.5	0.6	0.36
Тиристор КУ 202Н	1	3	0.5	0.6	1.8
Микросхема К561 ЛА 7	2	1	0.5	1	2
Микросхема К561 ИЕ11	1	1	1	1	1
Диод КД522Б	8	2.4	1	0.7	13.44
Светодиод	1	3.4	1	0.6	2.04
Пайка	168	0.15	1	1	25.2

Определение интенсивности отказов всего изделия

Интенсивность отказов всего изделия определяется по формуле:

лиз=Кэ*ni*лi*бi [11]

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

лиз= 2.7*(0.84+0.42+1.2+0.36+1.8+2+1+13.44+2.04+25.2)*10^-6=48.3*10^-6 (1/час)

Определение наработки до отказа

Наработка до отказа рассчитывается по формуле:

T= 1/лиз (час)= 1/48.3*10^-6= 20703.9 (час)

Определение вероятности безотказной работы

Определяется по формуле:

P(t)=e^-лизt [12]

значение tвыбираем 10,100,500 часов

P(t) 1=e^(-48.3*10^-6*10)= 0,997

P(t) 2=e^(-48.3*10^-6*100)=0,989

P(t) 3=e^(-48.3*10^-6*500)=0,945

3.2 Расчёт технологичности конструкции

Расчёт коэффициента технологичности

Коэффициент использования микросхем и микросборки рассчитывается по формуле:

Кис.мс= Нмс / Нэрэ [13]

где: Нмс - количество микросхем и микросборок= 1 шт.

Нэрэ-общее количество ЭРЭ в изделии= 23 шт.

Кис.мс=1/23=0.0434

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= 84/84=1 [17]

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=23/23=1 [18]

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)= Nтп/N= 17/23=0,739 [19]

где: Дтп и Етп (Nтп) - количество деталий и сборочных единиц изготавливаемых по ТТП.

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 18)

Таблица 18 - 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	0.0526
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 ТТП	0.6	0.15	0.894

Бпок1=4 - ((0,75-0.0526)/0.18)=0.13

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 - ((0,6-0,894)/0.15)=5,96 принимаем= 5 баллам

Средний балльный показатель:

Бср=Бпок/N= (0.13+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 диаметраD контактной площадки

Наибольший номинальный диаметр Dконтактной 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+0.05^2+0.1^2)^(1/2)=2.21 мм

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=(2,1+2,1)/2+0,5*0,25+0,25*(1+1)+0,05=2,85 мм

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

n-количество проводников

t-0,5 мм, ширина печатного проводника

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

TL-0.05 мм, 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 сенсорного выключателя 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 20703.9 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.

печатный вольтметр плата ток

Список используемой литературы

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

2. Г.Д. Фумкин, Расчёт и конструирование - М: высшая школа 1985 г.

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

4. Методическое пособие по выполнению курсового проекта. НРТК. 2005 г.

5. ОСТ4.054.267Аппаратура радиоэлектронная. Сборочно - монтажное производство пайка ЭРЭ на печатных платах.

6. ОСТ4.054.265 Аппаратура радио электронная сборочно-монтажное производство, Установка ЭРЭ на печатной плате.

7. ОСТ4.010.030-81 Установка навесных элементов на печатных платах.

8. ГОСТ2.105-95 ЕСКД Общие требования к текстовым документам.

9. ГОСТ23.751-86 Платы печатные. Основные параметры конструкции.

10. ОСТ4.010.022-85 Плата печатная. Метод расчета.

11. Журнал Радио №1, 2010 г.

Размещено на Allbest.ru