Разработка конструкции универсальных часов-будильника

заключение.docx

В данном дипломном проекте было разработано устройство бытового назначения «Универсальные часы-будильник». Проведен сравнительный анализ существующих конструкций и выбор элементной базы отвечающей поставленным требованиям.
В конструкторской части дипломного проекта были определены топологические характеристики печатной платы произведены расчеты надежности вибропрочности теплового режима и массогабаритных показателей разработана конструкция корпуса.
В технологической части дипломного проекта был произведен выбор и обоснование технологического процесса изготовления печатной платы сборки и монтажа функциональной ячейки и сборки всего устройства. Разработана схема сборочного состава устройства. Была произведена оценка технологичности конструкции.
В экономической части проведено обоснование производства изделия рассчитаны себестоимость и цена устройства а также экономическая эффективность разработки.
В разделе экологии и безопасности жизнедеятельности была проведена оценка условий труда при изготовлении устройства и рассмотрены мероприятия по обеспечению защиты от вредных и опасных производственных факторов.

4 экономика.docx

ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
1 Технико-экономическое обоснование производства универсальных часов-будильника
Задачей технико-экономического обоснования нового изделия является отражение его значимости полезности необходимости; наличие лучших технико-экономических показателей по сравнению с имеющимися аналогами.
В дипломном проекте разрабатывается устройство «Универсальные часы-будильник». Для сравнения подобные устройства приведены в таблице 4.1. Наиболее близким аналогом является «Ea2 BL502» цена которого составляет 1945 р. Разрабатываемое устройство обладает более широким диапазоном измеряемой температуры и меньшей погрешностью.
Таблица 4.1 – Сравнительные характеристики часов
Продолжение таблицы 4.1
Сигнал работает до выключения
Повтор каждые 3 мин до выключения
Далее приведен расчет экономической эффективности устройства. Основными элементами расчета являются абсолютные значения текущих затрат (себестоимости) прибыли и цены изделия.
2 Расчет себестоимости изделия
Себестоимость продукции – это один из важнейших экономических показателей выражающий в денежной форме текущие затраты изготовителя связанные с производством и реализацией продукции [26]. Себестоимость является важнейшим показателей для расчета эффективности общественного производства прибыли оптовых цен на производство.
2.1 Расчет затрат на сырье и материалы
Затраты на сырьё и основные материалы определяются на основе норм расхода и оптовых цен взятых из соответствующих прейскурантов по формуле [28]:
Сmi – стоимость единицы i – го материала.
Таблица 4.2 – Затраты на сырье и материалы
Прочие материалы (5%):
Транспортно-заготовительные расходы (12%):
Затраты на покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты определяются исходя из необходимого количества и цен за единицу:
Сmi' – стоимость i – го покупного элемента.
Таблица 4.3 – Стоимость покупных комплектующих изделий
Продолжение таблицы 4.3
2.2 Расчет заработной платы
Расчеты расходов на оплату труда производится исходя из тарифных ставок персонала по категориям работающих и фактической численности.
Основная заработная плата производственных расходов по рабочим:
где – трудоёмкость работ
n – число разрядов по операциям.
Таблица 4.4 – Затраты на заработную плату исполнителей
Продолжение таблицы 4.4
Пенсионный фонд РФ (22%)
Федеральный фонд ОМС (51%)
Федеральное страхование (29%)
Несчастные случаи на производстве (11%)
Суммарные отчисления от зп
2.3 Расчет амортизации оборудования
В ходе изготовления устройства используется различное оборудование и приборы
Отчисления на амортизацию оборудования рассчитывается по формуле:
где S – стоимость оборудования руб;
Фз – годовой фонд рабочего времени;
Тшт – время использования оборудования;
На – норма амортизации.
Таблица 4.5 – Амортизационные отчисления
2.4 Накладные расходы
Накладными считаются расходы которые невозможно отнести к единице продукции (затраты по предприятию в целом). Они составляют 180% от фонда заработной платы.
КН.Р. = 3997 * 180100 = 7194 руб.
Таблица 4.6 – Сводная калькуляция
Затраты на сырье и материалы
Стоимость покупных комплектующих изделий
Затраты на заработную плату исполнителей
Амортизационные отчисления
Прочие расходы (5%):
3 Определение ориентировочной цены изделия
В условиях переходного периода в рыночной экономике значение цены определяем по формуле:
где СП – себестоимость изделия
Пу – минимально приемлемая для изготовителя доля прибыли в цене.
Значение Пу примем равным 05. Тогда:
Принимаем цену реализации = 1122 руб.
4 Анализ экономической эффективности
Эффективность – это один из важнейших экономических показателей выражаемый в денежной форме прибыль связанную с внедрением в производство и продажу на рынке. Для нормального функционирования и процветания предприятия с выпускаемой продукции необходимо иметь хорошую прибыль. Прибыль выражается через цену единицы изделия которая в свою очередь рассчитывается через себестоимость изделия.
Производство мелкосерийное
Э = П - ЕН * КУ (4.6)
ЕН – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений принимаемый равным 03;
КУ – капитальные затраты.
КУ = КУД + КНИР (4.7)
где КУД – удельная стоимость использованного оборудования;
КНИР – затраты на научно-исследовательскую работу. Трудоемкость данной работы примерно 7 часов на одно изделие средняя стоимость часа с начислениями 75 руб.
КУ = 194 + 75*7 = 52694 руб.
П = 1122 – 56032 = 56168 руб.
Э = 56168 – 03*52694 = 4036 руб.
Заключение по разделу
В данном разделе было произведено технико-экономическое обоснование проектируемого устройства выполнен расчет себестоимости и цены изделия - 1122 руб. которая не превышает стоимость ближайшего аналога. При этом разрабатываемое устройство превосходит и по техническим показателям что говорит о более высоком качестве изделия.

1 аналитика.docx

АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
Часы — прибор для определения текущего времени суток и измерения продолжительности временных интервалов в единицах меньших чем одни сутки.
- по размерам и портативности:
- по механизму измерения:
Электронные часы - часы основанные на подсчёте периодов колебаний от задающего генератора с помощью электронной схемы и выводе информации на цифровой дисплей.
Первые электронные часы делались на отдельных лампах затем транзисторах и микросхемах.
Первые наручные электронные часы обладали светодиодным дисплеем но они могли показывать время очень недолго: светодиоды потребляли слишком много энергии. Затем использовали свойства жидких кристаллов ориентироваться во внешнем электрическом поле и пропускать свет с одним направлением поляризации. Будучи помещённым между двумя поляризаторами свет
от внешнего источника вовсе поглощался системой поляризатор-жидкий кристалл-поляризатор-отражатель при наличии электрического поля становился тёмным и образовывал элемент изображения. В результате этого значительно было снижено энергопотребление и замена элементов питания происходила намного реже.
В современные электронные часы встроен как правило специализированный микроконтроллер и у часов появилось много сервисных функций (будильники мелодии календари и т. д.) но микроконтроллер так же продолжает считать периоды колебаний все того же кристалла кварца.
Существуют также электронные часы основанные на принципе подсчёта периодов частоты питающей сети во многих странах существуют очень жёсткие требования к стабильности частоты но все же при колебании нагрузки частота сети может изменяться и точность таких часов не может считаться нормальной хотя для многих людей она является достаточной.
Время на дисплее отображается в виде цифр (например: 08:20).
Питание — от сети переменного тока или химических элементов питания в том числе миниатюрных (в наручных электронных часах).
Различают два вида поправок в электронных часах:
) Поправка показаний электронных часов когда часы отстают или спешат в некоторых часах вносят поправку в показания часов точность хода самих часов при этом остаётся прежней;
) Поправка точности хода электронных часов когда с поправкой показаний делается и поправка хода часов то есть меняется или тактовая частота задающего генератора или меняется коэффициент деления счётчика-делителя. Такая коррекция существует лишь в некоторых электронных часах.
Электронные часы могут быть со своим собственным дисплеем (в основном ЖК) или могут выводить данные на экран устройства в состав которого они входят. В компьютерах электронные часы входят в состав материнской платы и могут настраиваться через BIOS или ОС; для отсчета времени они используют элемент питания установленный на материнской плате (батарейка аккумулятор или ионистор).
2 Обзор существующих конструкций часов
В мире огромный выбор электронных часов любых размеров разного назначения и разной стоимости. Рассмотрим некоторые аналоги.
Рис. 1.1 - Часы Uniel UTV-64
Форм-фактор:настольные
Материал корпуса:пластик
Циферблат:шкала - арабские цифры
Особенности:внешний датчик для измерения температуры
пиктограммы погодных условий
сигнал будильника работает до его выключения
Питание:внешний адаптер питания 220 В
Размеры вес:13.3 x 6.2 x 13.3 см 063 кг
Часы-будильник Vitek VT-6401
Рис. 1.2 - Часы-будильник Vitek VT-6401
Корпус:чёрный глянец
Особенности:внешний датчик для измерения температуры;
пиктограммы погодных условий;
сигнал будильника работает до его выключения;
Питание:внешний адаптер питания 220 В
Дополнительная информация:
- Цветной ЖК дисплей
- Максимальное количество подключаемых датчиков – 3
Рис. 1.3 - Часы Oregon RRM902
Тип:часы для домашнего применения
индикатор необходимости замены батареек;
Размеры вес:9.4 x 8.6 x 17.5 см 0.342 кг
- Измерение температуры в помещении (от -5 °С до +50 °С) и на улице (от -40 °С до +60 °С);
- Измерение влажности в помещении
- Возможность подключения до 3 внешних датчиков
- Отображение фаз луны
- Цикл определения температуры: около 40 секунд
Часы-будильник Ea2 BL502
Рис. 1.4 - Часы-будильник Ea2 BL502
Тип:часы-будильник для домашнего применения
Циферблат:шкала - 6 арабских цифр
измерение влажности;
Питание:AAA батарея
Размеры вес:97 x 30 x 172 мм 0.526 кг
- Измерение комнатной влажности
- Измерение комнатной температуры
- Измерение наружной температуры
Рис. 1.5 - Часы BVItech BV-43BMx
Циферблат:шкала - 4 арабские цифры
Особенности:измерение температуры;
беспроводной тип датчика
Патентные материалы изученные по теме работы приведены в таблице 4
Таблица 1.1 – Патентные материалы
№ патента или авторского
Название изобретения
Использование: устройство индикации времени в частности с помощью движущихся фигур.
Сущность изобретения: часовой механизм установленный в основании соединен с программным блоком. Выходы блока связаны через управляющие элементы с деталями выполненными в форме элементов лица. Детали расположены в параллельных плоскостях и могут менять взаиморасположение в течение дня что создает зрительный образ возрастных изменений лица.
Изобретение относится к бесциферблатным часам служащим одновременно украшением интерьера. Технический результат изобретения - расширение арсенала средств позволяющих с достаточной точностью определять время и имеющих оригинальную и занимательную конструкцию.
Продолжение таблицы 1.1
Часы включают два опорных элемента между которыми закреплена общая ось двенадцати последовательно расположенных цилиндрических колец. Каждое кольцо соответствует одному часу и одновременно является минутным индикатором этого часа. Между опорными элементами горизонтально установлена направляющая на которой подвижно закреплен указатель текущего часа
Часы с дополнительной функцией
Часы с дополнительной функцией для повышения эффективности в пользовании имеют средство регистрации и оценки сердечного ритма снабженное пересчетным блоком вход которого посредством формирователя прямоугольных импульсов связан с датчиком частоты сердечного ритма а выход - с дополнительным индикатором
Суточный циферблат часов
Изобретение относится к приборам времени. Технический результат изобретения - облегчение считывания времени с суточного циферблата. Суточный циферблат часов включает проградуированную шкалу для считывания времени в нижней части которой
размещено начало отсчета времени а нечетные цифры обозначающие часы отсутствуют. Проградуированной линейкой для считывания времени служит многоугольник в форме звезды с числом зубьев равным двенадцати. Четные цифры обозначающие часы находятся между зубьев многоугольника а часовая стрелка длиннее минутной и секундной стрелок вытянута до вершин многоугольника и при своем перемещении пересекает стороны многоугольника
Часы с непрерывной сменой показаний времени
Использование: изобретение относится к импульсной технике а именно к часам специально предназначенным для путешественников. Устройство содержит дисплей текущего времени вычислитель со средствами ввода информации и управления выполненный с возможностью задания и хранения информации представляющей два эталона времени и интервал адаптации определения по ним модифицированной скорости хода в виде функции от эталонов времени и интервала адаптации и установки полученной скорости
хода в течение интервала адаптации или интервала установленного средствами ввода информации и управления
Электронные часы с речевым оповещением
Ивановна; Сорокин Анатолий Сергеевич; Черницкий Григорий Иойликович
Использование: изобретение относится к измерению времени и может быть использовано для создания аудио-часов а также различных приборов в которых может присутствовать как одна из функций - аудио-индикация времени например радиоприемники электронные игры электронные термометры и т.д.
Сущность изобретения: в устройство содержащее коммутационную группу две диодные сборки часовую схему схему начальной установки преобразователи уровня однокристальный микропроцессор буферный регистр регистры адреса схему ИЛИ инвертор ППЗУ ЦАП ЦАП формирователь звукового сигнала динамик введены регистр сдвига счетчик триггеры двухвходовая схема ИЛИ-НЕ трехвходовые схемы И-НЕ инвертор узел формирования интервала времени ключи с соответствующей совокупностью связей
4 Разработка технического задания
4.1 Наименование и область применения
Часы-будильник и термометр с бегущей строкой на шестнадцатиэлементных индикаторах используется в быту в качестве часов с возможностью подачи в установленное заранее время звукового сигнала а также измерения температуры в помещении в котором находится устройство и вне его с индикацией данных на индикаторном табло.
4.2 Исходные документы
Схема электрическая принципиальная
Разработать конструкцию часов-будильника
- показатели надежности;
- приспособленность к окружающей среде;
- производственная технологичность;
- эксплуатационная технологичность;
- безопасность производства и использования;
- маркировка и упаковка;
- транспортировка и хранение.
4.4 Технические требования к изделию
4.4.1 Показатели назначения
Напряжение питания В±5
Максимальная погрешность измерения температуры °С05
4.4.2 Показатели надежности
Среднее время наработки на отказ ч не менее10000
4.4.3 Массогабаритные показатели
Гарантийный срок модуля3 года
Срок эксплуатации не менее7 лет
4.4.5 Условия эксплуатации
Климатическое исполнение – УХЛ – макроклиматический район с умеренно-холодным климатом:
- диапазон температур °С+10..+35
Категория размещения – 4.2 – для работы в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями (помещения лабораторные капитальные жилые)
Механические воздействия:
- длительность импульса мс2..15
Объект установки – стационарная
4.5.1 На лицевой панели устройства должны быть расположены:
- кнопка перехода в режим меню - «М»;
- кнопка увеличения значения параметра - «+»;
- кнопка уменьшения значения параметра - «-»;
- кнопка перехода к следующему пункту меню - «>»;
- кнопка перехода к предыдущему пункту меню - «»;
- индикатор режима меню - «Меню»;
- индикатор включенного будильника - «Будильник вкл.»;
- индикатор срабатывания будильника - «Сигнал».
4.5.2 На задней панели должны быть расположены:
- разъем для подключения внешнего датчика температуры;
- разъем для подключения источника питания.
4.6 Приспособленность к окружающей среде.
4.6.1 Прибор должен выдерживать климатические и механические воздействия предусмотренные [1].
4.6.2 Прибор должен обеспечивать показатели назначения установленные настоящим ТЗ.
4.6.3 Прибор должен быть пожаробезопасным.
4.7 Безопасность производства и использования
4.7.1 Надписи и условные функциональные обозначения должны быть нанесены несмываемой краской и разборчивым шрифтом
4.7.2 Конструкция устройства не должна иметь острых кромок и углов
4.7.3 В изделии не должны применяться материалы краски и другие компоненты которые при его эксплуатации и хранении выделяют токсичные или радиоактивные вещества
4.8 Производственная технологичность
4.8.1 Устройство должно иметь минимальную технологическую себестоимость
4.9 Эксплуатационная технологичность
4.9.1 Стоимость контрольно-измерительного оборудования для ремонта блока указанного в ЭД на него должна быть минимальной
4.9.2 Число винтовых соединений позволяющих вскрыть узел должен быть равным 2
4.9.3 Поверхность модуля не должна быть накопителем пыли
4.9.4 ЭД на модуль должна содержать: схему электрическую принципиальную рисунки размещения функциональных узлов и размещения ИЭТ в ФУ с их обозначениями
4.9.1 Передняя часть устройства должна отражать его объемно-пространственную структуру и функционально обусловлена область управления;
4.9.2 Наилучшая композиция лицевой панели модуля и конструкция органов управления индикация должны быть обусловлены эргономическими требованиями
4.9.3 Стиль модуля должен подчеркивать его оригинальность
4.9.4 Конструкторские и технологические решения должны обеспечивать:
- тщательность покрытий и отделки;
- четкость исполнения фирменных знаков и сопроводительной документации
4.10 Эргономичность.
4.10.1 Форма и площадь поверхности кнопок должны предотвращать скольжение пальца по кнопке (рекомендуемые формы приводных элементов по ОСТ 4.070.026-84).
4.10.3 Органы управления должны выделяться по окраске от цвета блока.
4.10.4 Цвет корпуса прибора серый передней панели – серый. Надписи на передней и задней панелях блока выполнить черным цветом.
4.11 Маркировка и упаковка
4.11.1 На устройстве должна быть фирменная планка с указанием:
- товарного знака предприятия-изготовителя;
- сокращенного обозначения;
- порядкового номера.
4.11.2 Маркировка модуля должна сохраняться четкой в течение всего срока эксплуатации
4.12 Транспортировка и хранение
4.12.1 Транспортная маркировка к упаковке должна соответствовать [2]
4.12.2 Упакованные изделия должны допускать транспортировку всеми видами транспорта в условиях [2] при температуре не ниже -40 °С и при защите их от прямого воздействия атмосферных осадков и механических повреждений
4.12.3 Устройство должно позволять его хранение по [2] при отсутствии в воздухе кислотных щелочных и других агрессивных примесей
4.13 Степень защиты от внешних климатических воздействий.
Степень защиты от возможности проникновения внутрь изделия посторонних предметов и влаги определяется международным стандартом EN 60529IEC 529.
[1] ГОСТ25467-82. Изделия электронной техники. Классификация по условиям применения и требования по стойкости к внешним воздействующим факторам.

литература.docx

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ГОСТ 25467-82. Изделия электронной техники. Классификация по условиям применения и требования по стойкости к внешним воздействующим факторам. М.: Издательство стандартов 1982
ГОСТ 15150-69. Исполнение для различных климатических районов. М.: Издательство стандартов 1971
ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики. М.: Издательство стандартов 1973
ГОСТ 12.0.003-74. ССБТ. (СТ СЭВ 790-77). Опасные и вредные производствен-ные факторы. Классификация. М.: Издательство стандартов 1975.
Справочник по охране труда. В четырех томах. Том 2. Нормы правила инструкции. Л.: Судостроение 1974.
ГОСТ 12.1.004-89. ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования. М.: Издательство стандартов 1989.
ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требованияк воздуху рабочей зоны. М.: Издательство стандартов 1983.
ГОСТ 23751 –86. Платы печатные. Требования и методы конструирования. – М.: Изд-во стандартов 1986.
ГОСТ 12.1.019-79. ССБТ (СТ СЭВ 4880-84). Электробезопасность. Общие требования. М.: Издательство стандартов 1988.
ГОСТ 23584-79 Монтаж электрический радиоэлектронной аппаратуры и приборов. Общие технические требования. М.: Издательство стандартов 1979
НПБ 105-03 "Определение категорий помещений зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности"(утв. приказом МЧС РФ от 18 июня 2003 г. N 314
Справочник проектировщика промышленных жилых и общественных зданий и сооружений. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Часть 2 под редакцией И.Г.Староверова. М.: Сторойиздат 1982.
Справочник проектировщика. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Часть 3 под редакцией Н.Н. Павлова. М.: Стойиздат 1992.
Методические указания к выполнению технологической части дипломного проекта по радио-техническим специальностям. Ю.И. Боченков М.А. Сахаров Л.М. Федотов Ю.В. Трегубов Л.В. Логинова. М.: Изд-во МАИ 1991.
ГОСТ 12.1.029-80. ССБТ. (СТ СЭВ 1928-79). Средства и методы защиты от шума. Классификация. М.: Издательство стандартов 1982.
ГОСТ 12.1.003-83. ССБТ. Шум. Общие требования безопасности. М.:Издательство стандартов 1989.
СанПиН 2.2.12.1.1278—03 Гигиенические требования к естественному искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий.
ГОСТ 12.2.032-78. ССБТ. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования. М.: Издательство стандартов 1979.
Правила устройства электроустановок. ПЭУ-90. Раздел 1. Общие правила. М.: Энергия 1991.
Р 2.2.2006-05. Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда. от 29 июля 2005
ГОСТ 6825-91. Лампы люминесцентные ртутные низкого давления. М.:Издательство стандартов 1991.
ППБ 01-03 Приказ МЧС РФ от 18 июня 2003 г. N 313 «Об утверждении Правил пожарной безопасности в Российской Федерации»
Гигиенические требования к проектированию вновь строящихся и реконструируемых промышленных предприятий СП 2.2.1.1312-03 (введены в действие с 25 июня 2003 г.) Здравоохранение России
ГОСТ 12.4.011-89. ССТБ. Средства защиты работающих. Общие требования и классификация. М. Издательство стандартов 1989
СН №952-72 Санитарные правила организации процессов пайки мелких изделий сплавами содержащими свинец. Утв. Главным врачом.
Кондратьева М.Н. Экономика предприятия: учеб. пособие М.Н. Кондратьева Е.В. Тен.- 2-е изд. Под.- Ульяновск: УлГТУ 2006.
Учебное пособие: Экономическая теория организаций Шаститко А.Е. 2007 г.
Кузнецов В.В. Экономика предприятия: организация предпринимательской деятельности : методические указания для проведения практических занятий В.В. Кузнецов И.С. Чебурашкина. –Ульяновск: УлГТУ 2004.
С.М. Бородин И. Ю. Бригаднов. Методические указания к дипломному проектированию для специальности М54 21020165 «Проектирование и технология радиоэлектронных средств». – Ульяновск: УлГТУ 2007.-86 с.
Горобец А. И. Справочник по конструированию радиоэлектронной аппаратуры (печатные
узлы) А. И. Горобец А. И. Степаненко В. Н. Коронкевич. – К.: Техника 1985. – 312 с.
Разработка и оформление конструкторской документации РЭА: Справочник; под ред. Э. Т. Ро-манычевой. – М.: Радио и связь 1989. – 448 с.
ГОСТ 2.702 –75. Правила выполнения электрических схем. – М.: Изд-во стандартов 1976.
Конструирование радиоэлектронных средств. В.Ф. Борисов О.П. Лавренов А.С. Назаров А.Н. Чекмарев; Под ред. А.С. Назарова; Москва изд-во МАИ 1996.
Конструирование РЭС: Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию В.Ф. Бо-рисов А.А. Мухин А.С. Назаров; М.: МАИ 1991.
Проектирование конструкций РЭА Парфенов Е.М. Камышная Э.Н. Усачов В.П. Москва изд-во Радио и связь 1989
Разработка и оформление конструкторской документации РЭА Романычева Э.Т. Иванова А.К. Куликов А.С. Москва изд-во Радио и связь 1989.
Автоматизированное проектирование и технологическая подготовка производства печатных плат средствами системы P-CAD Назаров А.А. Назаров А.В. Сокольский М.Л. Москва 2000.
Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: справочник С.В. Якубовский Л.И. Ниссельсон В.И. Кулешова и др.: под ред. С.В. Якубовского.- М.: Радио и связь 1990-с. 496.
Угрюмов Е.П. Проектирование элементов и узлов ЭВМ: учебное пособие М.: Высшая школа 1987.
Справочник радиолюбителя Р. М. Терещук Р.М. Домбругов Н.Д. Босый: под ред. Л.А. Денисенко М.И. Писаренко- Киев: гос. изд. тех. литературы УССР 1967 с. 508

00 Оглавление.docx

Аналитический раздел
2 Обзор существующих конструкций часов
4 Разработка технического задания
Конструкторский раздел
1 Анализ схемы электрической принципиальной
2 Анализ схемы электрической структурной
3 Выбор элементной базы
4 Расчет надежности узла печатной платы
5 Аналитический расчет блока
6 Расчет топологических характеристик печатной платы
7 Расчет теплового режима блока
8 Расчет прочности конструкционного элемента
9 Расчет системы амортизации блока
10 Проектирование лицевой панели
Технологический раздел
2 Технические требования к изготовлению деталей из пластмассы
3 Оценка технологичности конструкции
4 Обоснование технологического процесса изготовления печатной платы
5 Структура технологического процесса сборки и монтажа печатной платы
6 Структура технологического процесса сборки и монтажа часов-будильника
Экономический раздел
1 Технико-экономическое обоснование производства изделия
2 Расчет себестоимости изделия
3 Определение ориентировочной цены изделия
4 Анализ экономической эффективности
Раздел экологии и безопасности жизнедеятельности
3 Мероприятия по обеспечению здоровых и безопасных условий труда
4 Оценка условий труда
5 Промышленная экология
6 Чрезвычайные ситуации
Библиографический список
Перечень элементов ПТЭС 403232.002 ПЭ3
Спецификация ПТЭС 758714.002
Спецификация ПТЭС 403232.002

ДОКЛАД.docx

Уважаемые председатель и члены комиссии
Вашему вниманию представлен дипломный проект на тему – РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ УНИВЕРСАЛЬНЫХ ЧАСОВ-БУДИЛЬНИКА.
В настоящее время существует огромный выбор различных часов: настенных и настольных механических и электронных. Широкое распространение в современном мире получили электронные часы включающие в себя множество различных функций таких как будильник радио термометр измерение влажности и высоты и др. Самое важное для современного человека – знать время чтобы не опоздать на встречу завести будильник чтобы не проспать работу и знать температуру воздуха вокруг него как в помещении так и на улице. Существующие конструкции часов-будильника-термометра отличаются высокой стоимостью а более дешевые варианты не предполагают желаемого качества устройства и довольно быстро выходят из строя. к тому же практически вся продукция в наше время рассчитана на пользователей – правшей хотя около 30% населения – левши. Поэтому мне было предложено разработать конструкцию часов которые бы удовлетворяли требованиям по надежности экологичности и экономичности.
Исходными данными для проектирования является структурная схема определяющая работу устройства. Входной сигнал с датчиков температуры и счетчика времени поступает на микроконтроллер который заносит в регистр памяти шестнадцатиразрядные параллельные коды для вывода информации на модуль индикации. После записи кода в регистр МК подает команду включить тот индикатор для которого предназначен код. При совпадении текущего времени со временем срабатывания будильника включается пьезогенератор. В схеме имеются индикаторы режимов работы определяющие 3 режима «Будильник вкл.» включен режим «МЕНЮ» и при срабатывании будильника загорается индикатор «Сигнал». Клавиатура необходима для перемещения и изменения параметров в режиме меню.
Схема электрическая принципиальная реализующая работу устройства представлена на чертеже. Выбранная элементная база достаточно современна и отвечает требованиям надежности и устойчивости к механическим и климатическим нагрузкам.
Конструкция узла печатной платы разработана с применением современных САПР: P-CAD (разработка сборки печатной платы расположения элементов на ней) SPECCTRA (трассировка печатной платы).
В качестве материала платы был выбран двухсторонний фольгированный стеклотекстолит СФ-2 толщина фольги 35 микрон толщина платы с фольгой 15 мм. Плата второго класса точности. Трассировка платы показана на чертеже: вид со стороны навесных элементов вид со стороны печатных проводников.
Сборочный чертеж узла печатной платы представлен на чертеже.
Следующим шагом разработки было проектирование конструкции устройства.
Сначала была изготовлена лицевая панель которая отвечает требованиям эргономичности. Так как разработка устройства ориентирована для левшей кнопки управления размещены снизу слева от индикаторного табло. Расположение кнопок позволяет без дополнительной инструкции сориентироваться об их назначении: кнопка в центре – для перехода в режим «МЕНЮ» кнопки слева и справа – для перемещения между пунктами меню кнопки сверху и снизу – для увеличения и уменьшения выбранного параметра соответственно.
Основной деталью конструкции является корпус изготовленный из полиамида литьем под давлением.
Необычная форма корпуса выбрана для оригинальности. Цвет устройства светло-серый что не отвлекает внимания и не раздражает глаза.
Сборочной чертеж устройства представлен на листе.
В процессе проектирования выполнены инженерные расчеты по печатной плате - надежности топологических характеристик платы проведен аналитический расчет блока по конструкции изделия выполнены расчеты теплового режима прочности конструкционного элемента и системы амортизации.
В ходе проектирования было найдено время наработки на отказ при вероятности безотказной работы 095 - 386175 ч.
В результате проведенных расчетов было получено устройство удовлетворяющее предъявляемым к нему требованиям по надежности и условиям эксплуатации. Тепловой расчет показал что для обеспечения нормального теплового режима достаточно естественной воздушной конвекции.
В технологической части проекта был выбран технологический процесс изготовления печатной платы – комбинированный позитивный метод. Рассмотрена структура технологического процесса сборки и монтажа печатной платы и всего устройства. Разработана схема сборочного состава.
В экономической части проекта было произведено технико-экономическое обоснование проектируемого устройства выполнен расчет себестоимости и цены изделия - 1122 руб. которая не превышает стоимость ближайшего аналога «Ea2 BL502» цена которого составляет 1985 руб. При этом разрабатываемое устройство превосходит и по техническим показателям что говорит о более высоком качестве изделия.
В разделе “Экология и безопасность жизнедеятельности” был проведен анализ опасных и вредных производственных факторов имеющих место при изготовлении универсальных часов-будильника разработаны мероприятия уменьшающие их воздействие обеспечивающие здоровые и безопасные условия труда на рабочих местах в производственном помещении которые соответствуют требованиям стандартов по безопасности труда.
Т.о. в результате работы над ДП выполнен узел ПП разработана конструкция часов проведены основные инженерные и экономические расчеты выполнен раздел экологии и безопасности жизнедеятельности.
Доклад окончен. Спасибо за внимание.

РЕФЕРАТ.docx

Алимова Э.Н. Разработка конструкции универсальных часов-будильника: Дипломный проект по специальности 210201.65 - Ульяновск УлГТУ 2013 – 88 с.; 9 черт.
Микроконтроллер топология плата компоновка трассировка надежность температура индикатор
Дипломный проект посвящен разработке конструкции универсальных часов-будильника. Выполнена обзорная часть в которой рассмотрены существующие конструкции часов. Основная часть дипломного проекта – конструкторская в которой были определены топологические характеристики печатной платы произведены основные инженерные расчеты разработана конструкция устройства. В технологической части был произведен выбор и обоснование технологического процесса изготовления печатной платы сборки и монтажа устройства. В экономической части проведено обоснование производства изделия рассчитаны себестоимость и цена устройства. В разделе экологии и безопасности жизнедеятельности была проведена оценка условий труда при изготовлении устройства и рассмотрены мероприятия по обеспечению защиты от вредных и опасных производственных факторов.

0 введение.docx

Часы – это одно из старейших человеческих изобретений отвечающих потребности постоянно измерять промежутки времени: секунды и минуты часы и дни месяцы и годы. Устройства в которых для измерения времени использовались различные физические процессы применялись людьми на протяжении тысячелетий. Солнечные часы водяные и песочные огненные и звёздные механические и электрические и наконец электронные
На разных этапах развития цивилизации человечество использовало солнечные звёздные водяные огневые песочные колёсные механические электрические электронные и атомные часы.
Водяные песочные и огневые часы не являются часами в обычном понимании так как они не показывают текущее время и не предназначены для точного измерения произвольно взятых интервалов времени строго говоря они являются таймерами то есть воспроизводят заданные временные отрезки.
Достаточно высокая точность электронных часов по сравнению с механическими и дальнейшее развитие микроэлектроники привели к почти полному вытеснению механических стрелочных часов к концу XX века из жизни человека. Постепенно электронные часы-будильник стали встраиваться в различные бытовые приборы и устройства позволяя управлять ими (включать выключать) при наступлении определённого времени. Электронные часы стали почти обязательным элементом таких устройств как радиоприёмники телевизоры видеомагнитофоны компьютеры сотовые телефоны цифровые фотоаппараты и т. д.
Разрабатываемое в данном дипломном проекте устройство предназначено для использования в качестве часов с возможностью подачи в установленное заранее время звукового сигнала а также измерения температуры в помещении и вне его с выводом данных на индикаторное табло.

5 бжд нов.docx

РАЗДЕЛ ЭКОЛОГИИ И БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Безопасность жизнедеятельности – это наука о здоровье и безопасности человека в среде обитания призванная выполнить и идентифицировать методы и средства защиты человека путем снижения вредных и опасных производственных факторов до приемлемых значений вырабатывать меры по ликвидации последствий мирного и военного времени.
Современные формы труда характеризуются рядом особенностей. Люди всё больше заняты в сфере управления доля физического труда сокращается следовательно интенсивнее работает техника. В то же время происходит интенсификация существующих технологических процессов что приводит к усилению влияния вредных производственных факторов которые оказывают негативное влияние и на человека и на окружающую среду. Поэтому конструктор должен поставить перед собой ряд задач решение которых будет направлено на обнаружение и отыскание путей устранения опасных и вредных факторов. Благоприятные условия труда увеличивают работоспособность повышают активность и мотивацию поддерживают нормальное психофизическое состояние персонала.
В данном разделе рассматриваются основные опасные и вредные факторы влияющие на безопасность жизнедеятельности на этапах проектирования и эксплуатации программных продуктов. Их негативное влияние на работающих и окружающую среду будет исключено или сведено к минимуму путем проведения различных мероприятий и конструктивных решений направленных на снижение
Таблица 5.1 - Исходные данные
Тема дипломного проекта
Разработка конструкции универсальных часов-будильника
Технологический процесс
Сборка печатного узла часов-будильника
в т. ч. паспортные данные
Оборудование для дозирования клея и паяльной пасты - 2200 evo.
Оборудование для монтажа элементов - МС-1.
Паяльная станция - ИК-650ПРО.
Устройства маркировки и лакирования - HT7000.
Продолжение таблицы 5.1
Персонал (состав профессии)
человек рабочий вид работ – монтаж и пайка.
Исходное состояние системы ресурсы материалы
Исходное состояние – печатная плата ЭРЭ клей флюс припой краска лак паяльная паста.
Энергоносители (электричество вода пар газ уголь) и их характеристики
Электросеть – напряжение 220В и 380В.
Расположение рабочего места функции персонала
Рабочее место расположено рядом с конвейером и оборудованием. В функции персонала входит выполнение операций технологического процесса.
Признаки отнесения объекта к опасным промышленным объектам
Наличие вредных (горючих) материалов – флюс припой лак краска паяльная паста.
Наличие печи паяльной станции конвейера.
Санитарная характеристика производства
Помещение стерильно персонал должен находиться в белых халатах.
Помещений по электроопасности
Помещения с повышенной опасностью
Характеристика среды помещений
Закрытые или внутренние электроустановки
Категория производства по взрывопожарной опасности
В1 – Пожароопасность.
Класс пожароопасной зоны
Класс взрывоопасной зоны
Рассматриваемые стадии «жизненного цикла»
Классы условий труда в соответствии с Картой
аттестации рабочего места по условиям труда:
Вредные и опасные производственные факторы
Повышенная или пониженная температура поверхностей оборудования материалов.
Повышенный уровень шума на рабочем месте;
Повышенный уровень вибрации;
Химически опасные - токсические;
Виды загрязнений окружающей среды
Химическое загрязнение
Возможные чрезвычайные ситуации
Технические регламенты:
О безопасности машин и оборудования Постановление Правительства РФ от 15.09.2009 № 753
Технический регламент о требованиях пожарной безопасности Федеральный закон от 22.07.2008 № 123-ФЗ
Технический регламент в электроэнергетике (Приказ Минпромэнерго РФ от 21.07.2005 № 213) включает в себя:
о безопасности электроустановок;
о безопасности высоковольтного электрооборудования;
о безопасности низковольтного оборудования;
об организации безопасной эксплуатации электрических станций и сетей;
о безопасной эксплуатации электроустановок.
Охрана труда- система сохранения жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности включающая в себя правовые социально-экономические организационно-технические санитарно-гигиенические лечебно-профилактические реабилитационные и иные мероприятия
2.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов.
Опасный производственный фактор- производственный фактор воздействие которого на работника может привести к его травме.
Вредный производственный фактор- производственный фактор воздействие которого на работника может привести к его заболеванию.
Вредные вещества в воздухе рабочей зоны
К вредным относятся вещества которые при контакте с организмом человека в случае нарушения требований безопасности могут вызывать производственные травмы профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья обнаруживаемые современными методами как в процессе работы так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений [11].
При производстве проектируемого прибора применяются операции пайки лужения и обжига изоляции. Пайка производится припоем ПОС-61 содержащим 32% свинца. В результате пайки воздушная среда в помещениях загрязняется аэрозолью свинца а также парами олова сурьмы и других элементов входящих в состав припоя.
Особенно вредными при пайке оловянно-свинцовыми припоями являются аэрозоли свинца т.к. свинец и его соединения ядовиты. Часть поступающего в организм человека свинца выводится через почки и кишечник однако часть его задерживается в костном веществе мышцах печени и мозге. При неблагоприятных условиях свинец начинает циркулировать в крови вызывая свинцовое отравление – выражается в изменении в составе крови поражении нервной системы почек и печени.
Свойства свинца накапливаться в организме приводит к хроническому отравлению при систематическом поступлении в организм даже в малых количествах. Для предотвращения острых и профессиональных заболеваний содержание свинца в воздушной среде не должно превышать предельно допустимые концентрации – 001 мгм 3 согласно [7].
Также воздух загрязняется парами канифоли и различных жидкостей применяемых для флюса смывки и растворения различных лаков которые применяются при изготовлении печатных
плат парами соляной кислоты газами (окись углерода углеводорода) и т.д. Пары попадая в атмосферу цеха конденсируются и превращаются в аэрозоль такой концентрации частицы которой по своей дисперсности приближаются к дымам.
Биологическое действие флюсов на организм человека зависит от компонентов входящих в его состав. Одни компоненты (канифоль сосновая этил ацетат) обладают раздражающим действием другие (спирт этиловый) – наркотическим.
Учитывая вредность исходных компонентов входящих в состав припоев и флюсов и загрязнение атмосферы производственных помещений пылью парами и газами для достижения благоприятных условий труда необходимо провести комплекс мероприятий:
Выделить отдельные помещения участкам пайки.
Оборудовать участки пайки специальной вытяжной вентиляцией.
Стены оконные рамы отопительные приборы воздуховоды должны быть гладкими и покрытыми масляной краской светлых тонов. Полы должны быть водонепроницаемыми.
Лица не достигшие 18-летнего возраста и беременные женщины к постоянной работе с припоями содержащими свинец и кадмий не допускаются.
Так как свинец относится к вредным веществам первого класса опасности то контроль за содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны должен быть непрерывным.
Таким образом для достижения благоприятных условий труда необходимо установить вытяжную вентиляцию при которой перемещение воздуха будет осуществляться вентиляторами через систему воздуховодов. На рабочих местах связанных с пайкой необходимо разместить отсосы которые будут объединены в одну общую систему воздуховодов.
2.2 Пожарная безопасность [22]
Горением называется процесс окисления или соединения горючего вещества и кислорода воздуха с интенсивным выделением тепла и света.
Для возникновения горения необходимо наличие трёх факторов:
окислитель (кислород);
источник загорания (импульса).
Причины возникновения пожаров имеют электрический и неэлектрический характер. К причинам электрического характера относятся: короткое замыкание перегрузки большие переходные сопротивления искрения электрические дуги статическое электричество разряды атмосферного электричества.
К причинам неэлектрического характера относятся: неправильное устройство и
эксплуатация отопительных систем неисправность оборудования нарушение технологических процессов неосторожное обращение с огнем самовозгорание веществ.
Пожарная безопасность объекта должна обеспечиваться системами предотвращения пожара и противопожарной защиты в том числе организационно-техническими мероприятиями. Установкой сигнализации и других средств оповещения о пожаре ограничением пожарной опасности строительных материалов используемых в поверхностных слоях конструкций здания в том числе кровель отделок и облицовок фасадов помещений и путей эвакуации снижением технологической взрывопожарной и пожарной опасности помещений и зданий.
В качестве горючего материала могут выступать строительные материалы элементы отделки изоляция проводов и кабелей материалы и вещества на рабочем месте.
Согласно [22] все производственные помещения по взрывопожарной опасности делятся на пять категорий: А Б В1-В4 Г Д.
В отделе при проектировании не используются вещества и материалы относящиеся к легковоспламеняющимся жидкостям поэтому по классификации [22] это производственное помещение относится к категории В1: горючие и трудногорючие жидкости твёрдые горючие и трудногорючие вещества и материалы. Вещества и материалы способные при взаимодействии с водой кислородом воздуха или друг с другом только гореть при условии что помещения в которых они имеются в наличии или обращаются не относятся к категориям А и Б. В таблице 5.2 приводятся характеристики легковоспламеняющихся жидкостей согласно [6]:
Таблица 5.2 – Легковоспламеняющиеся жидкости
Температура самовоспламенения
Температурные пределы воспламенения
Концентрационные пределы воспламенения
Спирт этиловый технический
При случайном прикосновении какого-либо горючего материала к жалу появляется опасность возгорания. Поэтому при работе с паяльником необходимо применять специальные
подставки которые обладают хорошей устойчивостью и плохо проводят тепло. Также следует применять паяльники с пониженной мощностью (обычно 25 Вт).
Для предотвращения пожара хранение и разлив легко воспламеняющейся жидкости в цеху выполняются в специализированных вытяжных шкафах в количествах не превышающих сменной потребности. Используемая тара для хранения и применения легковоспламеняющихся жидкостей на рабочих местах с плотно закрывающимися крышками (винтового типа для предотвращения искрообразования).
В зависимости от пределов огнестойкости строительных конструкций установлены восемь степеней огнестойкости зданий: I II III IIIa IIIб IV IVa V. Учитывая высокую стоимость оборудования а также категорию пожароопасности здание должно быть отнесено к I или II степени огнестойкости согласно [6].
В качестве первичных средств тушения применяют ручные углекислотные огнетушители ОУ-5. У входа в помещение установлен телефон по которому в случае необходимости можно быстро вызвать пожарную команду. При необходимости возможно использование первичных средств тушения из соседних помещений.
Производственное помещение снабжено углекислыми огнетушителями марки ОУ-2 средствами пожарной сигнализации - датчиками расположенными на потолке реагирующими на задымленность помещения. Также оборудовано специальное место для курения.
2.3 Электрический ток
При сборке отладке и эксплуатации прибора используется питающая электросеть с напряжением 220В и частотой 50 Гц. Поэтому существует опасность поражения электрическим током.
Согласно [9] возможны следующие причины поражения рабочего электрическим током:
- касание открытой проводящей части. Открытая проводящая часть - доступная прикосновению проводящая часть электроустановок нормально не находящаяся под напряжением но которая может оказаться под напряжением при повреждении основной изоляции;
- прямое прикосновение - электрический контакт человека с токоведущими частями находящимися под напряжением;
- косвенное прикосновение - электрический контакт человека с открытыми проводящими частями оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции;
- напряжение прикосновения - напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землей при одновременном прикосновении к ним человека;
- напряжение шага - напряжение между двумя точками на поверхности земли на расстоянии 1 м одна от другой которое принимается равной длине шага человека.
В нашем случае возможны следующие причины:
- касание открытой проводящей части;
- косвенное прикосновение;
- напряжение прикосновения.
Все помещения в отношении опасности поражения людей электрическим током согласно [9] разделяются на три вида. Производственное помещение в котором производятся электромонтажные работы относится к III категории без повышенной опасности.
Электробезопасность на производстве обеспечивается [9]:
) соответствующей конструкцией электроустановок;
) применение технических мер и способов защиты:
а)защитное заземление;
в)электрическое разделение сетей;
г)защитное отключение;
д)компенсация тока в замыкании на землю;
е)изолирующее защитное и предохранительное приспособления;
ж)изоляция токоведущих частей (рабочая дополнительная усиленная двойная).
) Для электробезопасности рабочих мест необходимо произвести следующие мероприятия:
а)помещение следует оборудовать защитным заземлением;
б)помещение следует оборудовать защитным рубильником.
Согласно [9] предельно допустимые значения напряжения прикосновения и токов через тело человека при нормальной работе электроустановок при переменном токе с частотой 50 Гц – 03 мА при постоянном токе – 1 мА.
Безопасность при сборке отладке и эксплуатации прибора достигается комплексом мер безопасности применением электрозащитных средств и правильной организацией эксплуатации прибора. Необходимо периодически осуществлять контроль изоляции сопротивление которой для отдельного участка сети напряжением до 1000 В не должно быть меньше 05 МОм согласно [6]. Проводка с высоким напряжением выполняется внутри прибора.
Чтобы избежать воздействия электрического тока вся проводка выполнена внутри приборов изоляция проводников выполнена в соответствии с [9] и дополнительных мер принимать не требуется.
3 Мероприятия по обеспечению здоровых и безопасных условий труда.
3.1 Методы и средства защиты работающего от вредных веществ
На основе анализа вредных и опасных производственных факторов можно сделать вывод о том что производственное помещение сборочного цеха а также рабочее место монтажника РЭА соответствует всем отраслевым нормам стандартам и правилам за исключением воздействия на работающего вредных веществ в процессе пайки. Поэтому необходимо предусмотреть методы и средства защиты работающего от вредных веществ:
обеспечить работающих специальными приспособлениями для удаления лишнего припоя с жала паяльника;
обеспечить работающих пинцетами для поддержания припаиваемого вывода провода или других элементов;
обеспечить работающих приспособлением для подачи припоя в зону пайки;обеспечить работающих защитными очками при монтажных работах связанных с опасностью засорения или ожога глаз;
по окончании сборочно-монтажных сполоснуть руки однопроцентным раствором уксусной кислоты помыть их горячей водой прополоскать рот почистить зубы.
3.2 Мероприятия по пожаробезопасности.
- по окончании работ изолировать лакокрасочные и другие горючие вещества в герметичную тару;
- на участке промывки который относится к классу взрывоопасности В-1а установить 2 вытяжных шкафа в каждом из них установить по сигнализатору пожара;
- спирто-бензиновую смесь хранить в ванне под вытяжным шкафом;
- ацетон хранить в герметичной таре;
- отработанную спирто-бензиновую смесь хранить в закрытой заземленной ванне;
- установить средства тушения - по 2 огнетушителя ОУ-2 1 м 3 песка пожарную кошму;
- электрические машины аппараты и приборы выполнить со степенью защиты оболочки для пожароопасной зоны П-Па 1Р44;
- для защиты от статического электричества емкости для хранения легковоспламеняющихся жидкостей а также производственного оборудования заземлить;
- возложить на работающих следующие обязанности:
соблюдение инструкций по охране труда установленных требований обращения с машинами механизмами использование средств индивидуальной защиты.
3.3 Мероприятия по электробезопасности
- произвести заземление всех частей оборудования сушильных шкафов контрольно-измерительных приборов которые могут оказаться под напряжением;
- укрыть все питающие кабели и соединительные провода изоляцией исключающей любую возможность повреждения;
- при использовании электропаяльника при сборке печатной платы его рабочий стержень на должен качаться ручка должна быть выполнена из электроизоляционного материала не должна иметь трещин шнур питания паяльника должен быть без нарушений изоляционного слоя;
- на технологическое оборудование навесить сигнальные знаки "ВНИМАНИЕ! ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ".
3.4 Правила безопасности при монтаже радиосхем [10]:
- не проверять на ощупь наличие напряжения и нагрев токоведущих частей схемы;
- не применять для соединения блоков и приборов провода с поврежденной изоляцией;
- не производить пайку и установку деталей в оборудовании находящемся под напряжением;
- не измерять напряжение и токи переносными приборами с неизолированными проводами и щупами;
- не подключать блоки и приборы к оборудованию находящемуся под напряжением;
- не заменять предохранители во включенном оборудовании;
- не работать на высоковольтных установках без защитных средств.
4 0ценка условий труда.
Общая оценка напряженности трудового процесса проводиться с целью:
- контроля условий труда работника (работников) на соответствие действующим санитарным правилам и нормам гигиеническим нормативам и выдачи гигиенического заключения;
- установления приоритетности в проведении оздоровительных мероприятий и оценки их эффективности;
- аттестации рабочих мест по условиям труда и сертификации работ по охране труда в организации;
- сопоставления состояния здоровья работника с условиями его труда (при проведении периодических медицинских осмотров составлении санитарно-гигиенической характеристики);
Условия труда подразделяются на четыре класса: оптимальные - 1 класс допустимые - 2 класс вредные - 3 класс и опасные - 4 класс.
Охарактеризуем рабочее место с точки зрения тяжести и напряженности труда.
По напряженности условий труда:
) к 1 классу – оптимальный - относятся 12 показателей: плотность сигналов и сообщений в среднем за час работы; число производственных объектов одновременного наблюдения; работа с оптическими приборами; нагрузка на голосовой аппарат; размер объекта различия; наблюдение за экраном ВДТ; нагрузка на слуховой анализатор; степень риска для собственной жизни; степень риска за безопасность других лиц; количество конфликтных ситуаций; фактическая продолжительность рабочего дня; сменность работы;
) ко 2 классу - допустимый - относятся 10 показателей: содержание работы; восприятие сигналов; размер объекта различения; длительность сосредоточенного наблюдения; нагрузка на зрительный анализатор; число элементов (приемов) необходимых для реализации простого задания или в многократно повторяющихся операциях; продолжительность выполнения простых производственных заданий или повторяющихся операций; время активных действий; монотонность произ водственной обстановки; наличие регламентированных перерывов и их продолжительность.
) к 3 классу - вредный подклассу 3.1 1 степени относится 1 показатель: степень ответственности значимость ошибки.
Оценка напряженности трудового процесса: т.к. 6 и более показателей отнесены ко 2 классу а остальные - к 1 классу и от 1 до 5 показателей отнесены к 3.1 степеням вредности а остальные показатели имеют оценку 1 и 2 классов из этого следует что общий - 2 класс - допустимый
По тяжести условий труда:
) к 1 классу - оптимальный - относятся 9 показателей: физическая динамическая нагрузка - при общей нагрузке; физическая динамическая нагрузка - при перемещении груза на расстояние более 5 м; масса поднимаемого и перемещаемого груза вручную - подъем и перемещение тяжести при чередовании с другой работой; масса поднимаемого и перемещаемого груза вручную - подъем и перемещение тяжести постоянно в течение рабочей смены; суммарная масса грузов перемещаемых в течение каждого часа смены - с рабочей поверхности; суммарная масса грузов перемещаемых в течение каждого часа смены - с пола; стереотипные рабочие движения - при региональной нагрузке; статическая нагрузка - с участием мышц корпуса и ног; перемещения в пространстве обусловленные технологическим процессом.
) ко 2 классу - допустимый - относятся 6 показателей: физическая динамическая нагрузка - при региональной нагрузке; стереотипные рабочие движения - при локальной нагрузке; статическая нагрузка - одной рукой; статическая нагрузка - двумя руками; рабочая поза; наклоны корпуса.
Оценка напряженности трудового процесса: т.к. 6 и более показателей отнесены ко 2 классу
а остальные - к 1 классу из этого следует что общий - 2 класс - допустимый.
Таблица 5.3 - Оценка условий труда
Классы условий труда
Общая оценка условий труда
В ходе исследования были выявлены условия труда характеризующиеся такими отклонениями от гигиенических нормативов которые как правило вызывают обратимые функциональные изменения и обуславливают риск развития заболевания.
5 Промышленная экология.
5.1 Анализ воздействия на окружающую среду.
Произведем анализ воздействия на окружающую среду возникающего при организации и проведении электромонтажных работ.
В таблице 5.4 приведены источники объекты отрицательного воздействия и применяемые способы защиты окружающей среды
Таблица 5.4 - Воздействие технологического процесса сборки на окружающую среду
Операции технологического воздействия
Объект отрицательного воздействия
Источник загрязнения
Газовыделения: аэрозоль свинца спиртовые пары пары флюса канифольный дым пыль.
Сточные воды: вода спирто-канифольная смесь остатки флюса
5.2 Мероприятия по защите окружающей среды.
В условиях современного производства охрана окружающей среды является наиболее актуальным вопросом. Это прежде всего связано с увеличением объёмов производств.В процессе производства РЭА неизбежно появление отходов в виде отработанных технологических реактивов веществ и обрезков различных проводов. Поэтому важным вопросом является свести к минимуму загрязнение окружающей среды подобными отходами. Основными методами охраны окружающей среды в условиях производства являются:
- утилизация отходов;
- применение безотходных технологий.
Для обеспечения защиты окружающей среды от загрязнений на данном предприятии предусмотрено:
) использование сухих и мокрых пылеуловителей;
) очистка сточных вод от кислотно-щелочных включений химическим методом нейтрализации;
) использование радиальных отстойников для очистки сточных вод.
5.3 Утилизация отходов производства.
Методы утилизации отходов образующихся при производстве приведены в таблице 5.5.
Таблица 5.5 - Виды отходов и методы их утилизации
Обрезки монтажных проводов
Нетоксичные твердые негорючие не воспламеняющиеся
Продолжение таблицы 5.5
Бязь пропитанная этиловым спиртом флюсом
Токсичные твердые легкогорючие
(сжигание на специальном полигоне)
Кисти использованные для нанесения флюса
Нетоксичные твердые горючие не воспламеняющиеся
Остатки жал паяльников и другой изношенный инструмент
На данном предприятии предусмотрены следующие мероприятия по утилизации отходов:
- утилизацию отходов растворителей производить после регенерации;
- горючие растворители следует регенерировать адсорбционным методом (содержание примесей 1 %);
- негорючие и трудногорючие растворители (содержание до 5 % примесей) регенерировать методом дистилляции;
- регенерацию отходов растворителей производить на специализированном участке оборудованном регенерационными установками;
- уничтожение отходов горючих растворителей ветоши смоченной горючими растворителями производить методами сжигания на специальном полигоне;
- сбор отходов подлежащих регенерации необходимо осуществлять раздельно.
6 Чрезвычайные ситуации.
6.1 Возможные причины аварий чрезвычайных ситуаций.
По причинам возникновения чрезвычайные ситуации делятся на чрезвычайные ситуации производственного (техногенного) экологического и природного характера.
6.1.1 Чрезвычайные ситуации производственного характера:
- транспортная авария (катастрофа);
- пожары взрывы с последующим горением;
- аварии с выбросом вредных веществ;
- обрушение сооружений;
- аварии на коммунальных системах жизнеобеспечения;
- аварии на электроэнергетических системах;
- гидродинамические аварии.
Аварийная ситуация на данном производстве может возникнуть при нарушении в технологических средствах очистки когда происходит сброс продуктов переработки с водой в водоем также может возникнуть пожароопасная ситуация приводящая к выбросу в окружающую среду вредных продуктов горения.
6.1.2 Чрезвычайные ситуации природного происхождения:
- метеорологические опасные явления (бури град сильный ливень мороз метель гололед сильная жара и др.)
- гидрологические опасные явления (высокий уровень воды повышение уровня грунтовых вод);
- инфекционная загрязненность.
6.1.3 Чрезвычайные ситуации экологического характера:
- повышение предельно допустимых концентраций вредных примесей в атмосфере;
- образование обширной зоны кислотных осадков.
)В развитии любой ЧС можно выделить следующие характерные стадии:
6.2 Мероприятия по защите человека от аварий чрезвычайных ситуаций.
Для обеспечения БЖД в ЧС на предприятии предусматриваются регулярные (ежегодные) тренировочные занятия по действиям во время аварий и чрезвычайных ситуаций по использованию средств индивидуальной защиты.
Каждый рабочий должен знать место нахождения основных и запасных путей выхода из помещений место нахождения средств индивидуальной защиты и бомбоубежищ. На случай действия оружия массового поражения на предприятие нужно иметь запас индивидуальных средств защиты в расчёте на каждого рабочего и служащего. Во время чрезвычайных ситуаций нужно правильно организовать эвакуацию людей с предприятия чтобы избежать жертв из-за человеческой паники.
6.3 Меры по ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций.
Ликвидация последствий ЧС заключается в проведении аварийно-спасательных и других неотложных работ по устранению непосредственной опасности для жизни и здоровья людей
восстановление жизнеобеспечения населения. Все задачи по ликвидации последствий ЧС выполняются поэтапно в определенной последовательности и в кратчайшие сроки.
Аварийно-спасательные работы включают:
)Розыск пострадавших их спасение и оказание им первой медицинской и других видов помощи;
)Эвакуацию людей из опасных зон.
К неотложным работам относятся: тушение пожаров разборка завалов укрепление конструкций восстановление коммунально-энергетических сетей линий связи дорог проведение различных видов санобработки.
Ликвидация последствий ЧС возлагается в зависимости от масштаба распространения: на объектовые комиссии городские (районные) комиссии на региональные центры РФ по делам ГО и ЧС на Государственную комиссию по делам ГО ЧС и ликвидации последствий стихийных бедствий.
Заключение по разделу.
В разделе “Экология и безопасность жизнедеятельности” был проведен анализ опасных и вредных производственных факторов имеющих место при изготовлении универсальных часов-будильника.
В соответствии с этим анализом разработаны мероприятия снижающие действие опасных и вредных факторов обеспечивающие здоровые и безопасные условия труда. Составлен паспорт рабочего места. Были разработаны меры по охране окружающей среды от отходов производства и утилизации отходов.
Как показывает анализ вредных и опасных факторов при соблюдении вышеизложенных требований и техники безопасности условия труда не представляют опасности для производственных рабочих и обслуживающего персонала на стадиях разработки изготовления эксплуатации и утилизации.
Условия труда на рабочих местах в производственном помещении соответствуют требованиям стандартов по безопасности труда.
Дальнейшее улучшение условий труда возможно при внедрении новых ресурсосберегающих и безотходных технологий.

Фальш.cdw

Неуказанные предельные отклонения размеров h12
Предельные отклонения между центрами отверстий
не указанная на чертеже 1
Надписи маркировать краской ЧМ
Не пытайся провести " - шрифт 5 по Н0.010.007
Общие технические требования по ОСТ 4Г0.070.014
Не пытайся провести время.

плата.cdw

* размеры для справок
Печатную плату изготовить
комбинированным позитивным методом
Шаг координатной сетки 1
Конфигурацию проводников выдерживать
Допустимые отклонения размеров
Расстояние между проводниками
контактными площадками или между проводником
и контактной площадкой не менее 0
Покрытие: сплав Розе по ГОСТ 9.306-85
Надписи маркировать краской ЧМ
ТУ 029-02-859-78. Шрифт 2
Места маркировки показаны условно
Печатная плата должна соответствовать
Остальные технические требования по
Стеклотекстолит фольгированный
Вид со стороны печатных проводников
Вид со стороны навесных элементов

СС.cdw

Э1.cdw

ПЭ3.docx

Пьезогенератор НРА24АХ
К50-35-16В-1000мкФ ±20% ОЖ0.464.214 ТУ
К10-17А-50В-01мкФ ±20% ОЖ0.460.107 ТУ
КД-2-50В-22пФ ±5% ОЖ0.460.203 ТУ
LM75AD National Semiconductor
DS1307 Texas Electronic
PIC16F873A-20IP Microchip
HC595N Texas Electronic
Светодиод АЛ307БМ аА0.336.076 ТУ
С2-33Н ОЖ0.467.173 ТУ
С2-33Н-0125-33кОм ±5%
С2-33Н-0125-51кОм ±1%
С2-33Н-0125-10кОм ±1%
С2-33Н-0125-220Ом ±1%
С2-33Н-0125-51кОм ±15%
С2-33Н-0125-100Ом ±1%
Кнопка PBS10С-2 ISO 1370:2004
Транзистор КТ502Б АА0.336.182 ТУ
Вилка USB DS1107-01 ISO 812454:2007
USB DS1095-W ISO 812454:2007
FB-08 ISO 68556:2001
Отсек батарейный CH-25-2032 ISO 1563:2004
Резонаторы кварцевые
РК206-1А-32768Гц-125пФ ОДО.337.020 ТУ
РПК01МД-8МГц-15пФ АДКШ.433510.013 ТУ

модуль измерения.cdw

* размеры для справок
Электромонтаж выполнять согласно
Установку элементов производить по
Шаг координатной сетки 1
Установку вести по вариантам:
поз. 10..12 - VIIIа;
Паять припоем ПОС-61 ГОСТ 21931-76.
Концы выводов не подгибать
Маркировка элементов показана условно
Положительные выводы элементов BQ1
условно заштрихованы
Маркировать заводской номер и дату
выпуска краской МКЭ-6
ОСТ 4.054.205. Шрифт 2

Спецификация.spw

лиц нов.cdw

* размеры для справок
Неуказанные предельные отклонения
Предельные отклонения между центрами
Литейные уклоны 1:50
Места удаления литников
Надписи нанести через трафарет;
Шрифт 3 по НО.010.007.
Общие технические требования по

Э3.cdw

корпус нов.cdw

Неуказанные предельные отклонения
Предельные отклонения между центрами
не указанная на чертеже 5
Неуказанный радиус скругления R2
Литейные уклоны 1:50
Места удаления литников
Надписи нанести через трафарет;
Шрифт 3 по НО.010.007.
Общие технические требования по

Спецификация платы.spw

К50-35-16 В-1000мкФ
National Semiconductor
Пьезогенератор НРА24АХ
С2-33Н ОЖ0.467.173 ТУ
Резонаторы кварцевые
FB-08 ISO 68556:2001
СН-25-2032 ISO 1563:2004

сб нов.cdw

Элементы на печатных платах условно
Модуль измерения поз. 1 крепить к
корпусу саморезами поз. 6
Модуль индикации поз. 2 крепить к
модулю измерения поз. 1 саморезами поз. 5
Усилие затяжки саморезов 0
Остальные технические требования
Не пытайся провести время.
Крышка условно не показана

2 конструкция.docx

КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ
1 Анализ схемы электрической принципиальной
Схема представлена на чертеже ПТЭС 403232.002 Э3.
Разрабатываемое устройство используется в быту в качестве часов с возможностью подачи в установленное заранее время звукового сигнала а также измерения температуры с индикацией данных на индикаторном табло.
После подачи питания на шести знакоместах поочередно отображается приветственное сообщение. За ним следует время в 12- или 24-часовом формате который можно выбрать в соответствующем пункте меню. Далее бегущая строка с текущим временем на 10 с останавливается. По их истечении выводятся температура в помещении температура на улице с десятисекундной паузой. После этого выводится число за ним месяц и день недели прописью (например «22 МАРТА ПЯТНИЦА») после чего цикл за исключением приветственного сообщения повторяется.
Для установки времени и других параметров переходят в режим «МЕНЮ» нажатием на кнопку SB3«М». Переход между пунктами меню осуществляется кнопками SB2«>» и SB4«». Увеличение или уменьшение текущего значения времени и даты осуществляется нажатием на кнопки SB1«+» и SB5«-» соответственно.
Счет времени ведет микросхема DS1307 которая представляет собой часы реального времени со встроенным календарем. Тактовый генератор микросхемы построен с применением внешнего кварцевого резонатора частотой 32768 Гц что обеспечивает высокую точность хода. Микросхема отсчитывает секунды минуты часы дни месяца с учетом високосных лет месяцы дни недели и годы. Календарь действителен до 2100 г.
Для измерения температуры в устройстве применены цифровые термодатчики LM75 имеющие погрешность не более 2°С в интервале температур -25..+100°С.
Все функции устройства за исключением счета времени выполняет микроконтроллер PIC16F873A тактируемый встроенным генератором с кварцевым резонатором частотой 8 МГц.
Сигнал будильника подает пьезоизлучатель со встроенным генератором HPA24AX. По сигналам микроконтроллера им управляет ключ на транзисторе VT7 КТ502Б. Подбирая резистор R18 в цепи базы этого транзистора можно регулировать громкость звука.
Для индикации режимов работы предназначены светодиоды АЛ307Б красного цвета свечения.
Шестнадцатиразрядные параллельные коды для вывода информации на индикаторы образуются на выходах микросхем DD3 DD4 74НС595N. После записи кода в микросхемы микроконтроллер подает команду включить тот из шести индикаторов типа PSA08-11SRW для катодов элементов
которого этот код предназначен.
Для питания часов используется стабилизированный источник напряжения 5 В с максимальным током нагрузки не менее 600 мА. При выключенном внешнем питании устройство продолжает счет времени - микросхема DS1307 работает от литиевого элемента CR2032 напряжением 3 В. Поскольку при отсутствии внешних обращений потребляемый микросхемой ток не превышает 300 нА счет времени в таком режиме может продолжаться до десяти лет.
2 Анализ схемы электрической структурной
Схема представлена на чертеже ПТЭС 403232.002 Э1
Входной сигнал с датчиков температуры (ДТ) и счетчика времени (СВ) поступает на микроконтроллер (МК) который заносит в регистр памяти (РП) шестнадцатиразрядные параллельные коды для вывода информации на модуль индикации (МИ). После записи кода в регистр МК подает команду включить тот индикатор для которого предназначен код.
3 Выбор элементной базы
Цель этой задачи – проверка элементной базы устройства на устойчивость к механическим и климатическим нагрузкам
Таблица 2.1 - Справочные данные по устойчивости элементов к механическим и климатическим воздействиям
Продолжение таблицы 2.1
Кварцевые резонаторы
Вывод: в ходе работы были определены элементы входящие в состав модуля; с помощью анализа справочных данных оценена устойчивость этих элементов к предполагаемым внешним воздействиям. Элементная база удовлетворяет требованиям технического задания по механическим воздействиям температурному диапазону и влагоустойчивости.
4 Расчет надежности узла печатной платы
4.1 Расчет надежности производится с целью определения показателей надежности проектируемой аппаратуры в реальных условиях эксплуатации с учетом особенностей функционирования принципиальной схемы и позволяет оценить влияние условий применения элементов и дестабилизирующего влияния окружающей среды на надежность аппаратуры.
В общем случае формула расчета надежности в реальных условиях эксплуатации имеет вид:
где λа – интенсивность отказов изделия в нормальных условиях эксплуатации;
Кэн – коэффициент электрической нагрузки;
αмв αt αвл αд – коэффициенты учитывающие влияние на надежность механических воздействий температуры влажности и давления соответственно равные:
7 (стационарные условия эксплуатации)
(относительная влажность 90 98%. температура 20 25 оС)
4.2 Для вычисления расчета надежности в реальных условиях эксплуатации каждого компонента принципиальной электрической схемы канального узла используем формулу:
Таблица 2.2 – Показатели надежности элементов
4.3 Для вычисления времени наработки на отказ модуля используем коэффициент готовности Р = 095. Вычисляем по формуле:
Вывод: требуемое время на отказ по техническому заданию на проектируемое изделие при коэффициенте готовности Р = 095 должно составлять не менее 10000 ч. По результатам расчета надежности с учетом условий эксплуатации получили время наработки на отказ 386175 ч. Следовательно требования надежности выполнены
5 Аналитический расчет блока
5.1 Цель расчета – определение массогабаритных данных блока
Таблица 2.3 – Установочные размеры элементов
Продолжение таблицы 2.3
5.2 Аналитический расчет площади печатной платы
5.2.1 Печатная плата содержит следующие технологические зоны:
S1 - зона размещения электрорадиоэлементов;
S2 - зона размещения электрического соединителя;
S3 - зона размещения элементов управления индикации и контроля;
S4 - зона размещения элементов крепления и фиксации;
S5 - зона размещения элементов повышения механической прочности.
При этом площадь печатной платы будет определяться как сумма площадей указанных зон:
S = S1 + S2 + S3 + S4 + S5(2.4)
5.2.2 Определение площади S1
Индикаторы PSA08-11SRW устанавливаются на отдельную печатную плату размерами 120х40 мм и представляет собой модуль индикации.
Площадь зоны размещения ЭРЭ определяется по формуле:
где КS- коэффициент заполнения определяемый в зависимости от класса РЭА в пределах 04 .085;
S iуст - установочная площадь ЭРЭ.
Так как проектируемый модуль предназначен для использования в стационарных условиях и к нему не предъявляется особых требований к массогабаритным характеристикам примем коэффициент заполнения КS = 05.
S1 = 384588505 = 769177 мм 2
5.2.3 Определение площади S2
Рис. 2.1 - Рекомендуемая форма и основные размеры контактных площадок
Диаметр отверстия для установки выводов d диаметр контактной площадки D = 3d. Расстояние между соседними площадками V = D.
d = 05 мм => V = D = 15 мм (N = 36)
d = 06 мм => V = D = 18 мм (N = 10);
d = 08 мм => V = D = 24 мм (N = 38);
d = 09 мм => V = D = 27 мм (N = 6);
Площадь необходимая для размещения контактной площадки отверстий для выводов:
Sкп = АВ = D*(D+V)(2.6)
S2 = 45*36 + 648*10 + 1152*38 + 1458*6 = 75204мм 2
5.2.4 Определение площади S3
На печатной плате нет элементов управления индикации и контроля поэтому S3 = 0.
5.2.5 Определение площадиS4
S4 = N (В + 2) 2 (2.8)
где N - количество фиксирующих винтов;
S4 = 4*(25+2) 2+ 2*(27 + 2) 2= 12518 мм 2
5.2.6 Определение площади S5
На печатной плате нет элементов повышения механической прочности поэтому S5 = 0.
5.2.7 Определение суммарной площади печатной платы
S = 769177 + 75204 + 0 + 12518 + 0 = 856899 мм 2
Выбрана печатная плата размером 145х60 мм.
5.3 Аналитический расчет объема блока
5.3.1 Оценка объема проектирования производится по формуле:
N - общее количество элементов в схеме;
КV = 05 - обобщенный коэффициент заполнения объема
VЭА = 5483789505 = 10967 см 3
5.3.2блока определяется по формуле:
М = МПП + МЭРЭ + МКОРП (2.10)
Масса печатной платы:
где ρ = 17 гсм 3 – удельная плотность материала платы (стеклотекстолит фольгированный)
МПП1 = 6*145*015*17 = 2218 г
МПП2 = 4*12*015*17 = 1224 г
МПП = МПП1 + МПП2 = 2218 + 1224 = 3442 г.
Масса ЭРЭ из таблицы 2.3
МКОРП = VКОРП * ρ (2.12)
где ρ = 101 гсм 3 – удельная плотность материала корпуса (полиамид ПА-12);
ρ = 12 гсм 3 – удельная плотность стекла
Мосн = 3225*101 = 3257 г
Мзад.стен. = 8326*101 = 8409 г.
Мбок.стен. = 7245*101 = 7317 г.
Млиц.пан. = 6142*101 = 6206 г.
Мстекл = 272*12 = 326 г.
МКОРП = 3257 + 8409 + 7317 + 6206 + 326 = 25515 г.
М = 3442 + 6125 + 25515 = 35082 г.
6 Расчет топологических характеристик печатной платы
6.1 Цель расчета - определение класса точности печатной платы основных параметров проводников и контактных площадок а также проведение проверочных расчетов.
6.2 Для разрабатываемой печатной платы подходит второй класс точности. Выпуск печатных плат второго класса осуществляется на рядовом оборудовании а иногда даже на оборудовании не предназначенном для изготовления печатных плат. Такие платы с невысокими конструктивными параметрами предназначены для недорогих устройств с малой плотностью монтажа.
Второй класс точности имеет следующие параметры монтажа:
минимальная ширина проводника l мм
минимальное расстояние между проводниками S мм
ширина пояска металлизации вокруг отверстия d мм
отношение диаметра наименьшего металлизированного отверстия к толщине ПП
Рисунок 2.2 - Расположение печатных проводников.
6.3 Выбор материала печатной платы.
Целью является выбор материала ПП с учетом электрических и физико-механических параметров ПП во время и после воздействия механических нагрузок климатических факторов.
Материал выбираем по ГОСТ 53386-09. В качестве материала для данной ПП выдерем стеклотекстолит фольгированный двусторонний общего назначения СФ2-35-15. Это наиболее оптимальная толщина так как при меньшей толщине плата может изгибаться при монтаже. Стеклотекстолит наиболее подходит для разрабатываемого устройства так как он имеет высокую механическую прочность влагостойкость устойчивость к вибрациям и ударам а также имеет большой срок службы.
6.4 Выбор конструктивного покрытия.
Стабильность электрических механических и других параметров ПП может быть обеспечена применением металлических и неметаллических конструктивных покрытий
В качестве материала покрытия выберем сплав Розе ГОСТ 9.306-85 по ОСТ 4.ГО.014.000.
6.5. Расчет номинального значения расстояния между соседними элементами проводящего рисунка.
Расстояние между соседними элементами проводится с целью обеспечения электрической прочности изоляции при функционировании модуля. Номинальное значение расстояния между
соседними элементами проводящего рисунка определяется по формуле:
S = Sмд + tB0 (2.13)
где Sмэ - минимально допустимое расстояние между соседними элементами проводящего рисунка Sмэ = 045 мм;
tB0 - верхнее предельное отклонение ширины проводника tB0 =005.
S = 045 + 005 = 05 мм.
Полученное расстояние не противоречит требованиям ГОСТ следовательно прочность будет обеспечена.
6.6. Определение номинальных значений диаметров монтажных отверстий
Данный расчет проводится для унификации диаметров монтажных отверстий и повышения технологичности изготовления печатной платы.
Таблица 2.4 - Диаметры выводов ЭРЭ и выбранных монтажных отверстий
Диаметр монтажного отверстия определяется по формуле
d = dв +r + Δdно (2.14)
где dв - диаметр вывода навесного ЭРЭ устанавливаемого на ПП;
r - разность между минимальным значением диаметра отверстия и максимальным значением диаметра вывода устанавливаемого элемента значение r может принимать значения в диапазоне 01 0.4 мм. Примем r = 01 мм;
dно - нижнее предельное отклонение номинального значения диаметра отверстия.
Для данного устройства диаметр выводов ЭРЭ составляет 05 09 мм.
С учетом ГОСТ 10317-79 выбираем тип монтажного отверстия: 07; 10; 12 мм.
6.7. Определение номинального значения ширины проводника
Номинальное значение ширины проводника определяется током проходящему по нему удельной плотностью тока в материале проводников и рассчитывается по формуле:
где Iн - ток нагрузки Iн = 20 мА;
r - удельная плотность тока для наклеенной фольги r = 20 Амм 2;
h - толщина проводника h= 0035 мм.
tмд = 20*10 -320*0035 = 0029 мм
Для правильной работы схемы проводники должны быть не уже 0029 мм.
6.8 Расчет сопротивления изоляции параллельных проводников
Так как плата двусторонняя то для определения сопротивления изоляции необходимо рассчитать поверхностное и объемные сопротивления:
где Rs - поверхностное сопротивление;
Rv -объемное сопротивление.
где п - удельное поверхностное сопротивление основания ПП (для стеклотекстолита 51010 Ом)
- расстояние между проводниками м;
l - длина параллельного пробега проводников м.
где v - удельное объемное сопротивление диэлектрика основания ПП (для стеклотекстолита 510 9 Омм)
F - минимальная площадь проекции печатных проводников друг на друга м 2;
h - толщина зазора между проводниками м.
Для нормальной работы ПП сопротивление между разобщенными цепями в условиях повышенной влажности должно подчиняться неравенству:
где Rвх - входное сопротивление коммутационных цепей равное 37 кОм
ГОм ≥ 37 МОм – неравенство выполняется.
6.9 Расчет паразитного влияния проводников.
Расчет производится с целью определения негативного влияния паразитного омического сопротивления проводников на работу схемы.
Практически сечение проводника рассчитывают по допускному падению напряжения Uп на
UП = *lп*IнhФ*t(2.20)
где - удельное сопротивление проводника ( = 175*10-8 Ом*мм2м)
Iн - протекающий по проводнику ток;
Uп = 175*10 -8*170*10 -3*20*10 -30035*0.3*10 -6= 000567 мВ
Падение напряжения на проводнике составляет 0025% от напряжения питания схемы такое значение падения напряжения является допустимым так как оно не превышает одного процента от номинального напряжения.
Вывод: в ходе выполнения расчета топологических характеристик был определен класс точности печатной платы определены основные параметры проводников и контактных площадок а также проведены проверочные расчеты.
7 Расчет теплового режима блока
7.1 Исходные данные для расчета теплового режима блока
Габаритные размеры LxHxD (мм) 225х104х43
Максимальная температура окр. среды К313
Максимальная температура внутри блока К333
Мощность рассеивания внутри блока Вт18
7.2 Определим приведенную (примерную) температуру корпуса
7.3 Определяем закон который необходимо применять для определения количества отдаваемого тепла конвекционными потоками
где Н – высота блока
Так как неравенство выполняется количество конвекционного тепла определяется законом 14 и определяется по формуле:
где А2 - эмпирический коэффициент зависящий от физических свойств теплоносителя его температуры и характера движения;
SH - суммарная площадь боковых поверхностей м;
Sr - суммарная площадь горизонтальной поверхности м;
7.4 Определим площадь тепловыделяющей поверхности:
S = 2*(0214*0043) + 2*(0214 + 0043)*0094 = 0066 м 2
7.5 Определим мощность тепловыделения за счет излучения:
где 567 - коэффициент излучения абсолютно черного тела ;
S - общая площадь поверхности блока;
Суммарное тепловыделение:
Q = QK + QЛ = 244 + 0443 = 2883 Вт
7.6 Определим площадь нагретой зоны внутри блока:
SЗ = 2*L*D + 2*(L + D)*H*KЗ (2.26)
SЗ = 2*0214*0043 + 2*(0214 + 0043)*0094*05 = 0042 м 2
7.7 Определим приведенную температуру внутри корпуса:
TВН = (333 + 323)2 = 328 K
7.8 Определим коэффициенты теплопроводности и конвекции:
7.9 Определим общую тепловую проводимость зоны:
= Sз*(αК + αЛ) (2.30)
= 0042 (427 + 7363) = 0488 ВтК.
7.10 Определим температуру нагретой зоны:
TНЗ = 323 + 28830488 = 3289 K.
7.11 Определим реальную температуру внутри корпуса:
TР = 323 + 180488 = 32668 K.
Вывод: в ходе расчетов получили что реальная температура (32668 К) меньше максимальной температуры внутри блока (333К) т.е. не превышает критическое значение следовательно дополнительных мер по отводу тепла не требуется.
8 Расчет прочности конструкционного элемента
8.1 Исходные данные:
Габаритные размеры прибора LxHxD (м)0214х0094х0043
Частота вынужденных колебаний Wb (Гц)50
Толщина стенок h (мм)0005
8.2 Определим нагрузку на основание:
8.3 Определим момент инерции сечения
8.4 Определим собственную резонансную частоту
8.5 Определим момент изгиба.
Мизг. = (Рр* *L 2)8 (2.37)
Мизг. = (1909*0214 2)8 = 0109 Н·м
8.6 Определение момента сопротивления сечения.
Wсеч = (L*h 2)6 (2.38)
Wсеч = (0214*0005 2)6 = 892*10 -7 м 3
8.7 Определим механическое напряжение
= 0109892*10 -7 = 1222*10 4 Па
Вывод: расчеты показали что значение напряжения в середине основания = 1222*10 4 Па что не превышает предела текучести = 76 МПа следовательно выбранные материал и толщина основания позволяют выдерживать нагрузки прилагаемые к основанию.
9 Расчет системы амортизации блока
9.1 Исходные данные:
- габаритные размеры блока: 214х94х43 мм;
- масса блока: Mбл = 0350 кг;
- частота вынужденных колебаний: fв = 24 Гц;
- допустимая перегрузка: Kg = 4 g;
Необходимо определить требуется ли дополнительная виброизоляция узла.
9.2 Определим максимальную амплитуду колебания прибора
9.3 Определим собственную частоту блока
9.4 Определим резонансную частоту блока
Вывод: рассчитанная резонансная частота узла гораздо выше частоты вынуждающей силы следовательно условие виброустойчивости узла выполняется и дополнительной амортизации не требуется.
10 Проектирование лицевой панели
10.1 Назначение лицевой панели
Лицевая панель устройства обеспечивает взаимодействие человека с РЭА. Это взаимодействие связано с выполнением следующих функций:
-прием и избирательный отбор и переработка информации;
-выполнение физических действий на основе принятых решений;
-проверка результатов воздействия операторов на устройство путем принятия новой информации.
Результативность выполнения этих функций зависит от правильности учета эргономических (антропометрических физиологических психических) свойств человека и эстетического восприятия устройства и в особенности его лицевой панели.
10.2. Эргономические требования
Компоновка органов управления и устройств отображения информации должна быть выполнена с учетом требований:
-последовательности;
10.3. Требования технической эстетики
Требования технической эстетики (художественного конструирования и компоновки) должны быть выражены следующими характеристиками:
-функциональностью формы.
10.4 Компоновка установочных элементов
На лицевой панели требуется расположить:
-кнопка перехода в режим меню - «М»;
-кнопка увеличения - «+»;
-кнопка уменьшения - «-»;
- кнопка перехода к следующему пункту меню - «>»;
- кнопка перехода к предыдущему пункту меню - «»;
-индикатор режима меню - «Меню»;
- индикатор включенного будильника - «Будильник вкл.»;
- индикатор срабатывания будильника - «Сигнал».
10.5 Оформление надписей и цветовое решение лицевой панели
Надписи на лицевой панели должны обеспечивать быструю ориентацию и точную информацию о работе с устройством. Надписи расположить под элементами лицевой панели в непосредственной близости и симметрично относительно вертикальной оси. Надписи на лицевой панели гравировать шрифтом Arial покрытие гравировки – эмаль ПФ 115 белая ГОСТ 6465-76. Панель должна быть изготовлена из полиамида ПА-12. Шероховатость поверхности панели Rz 6.
Чертеж лицевой панели представлен на ПТЭС 301251.002.
Заключение по разделу
В данном разделе была спроектирована конструкция универсальных часов-будильника удовлетворяющая современным требованиям к радиоэлектронной аппаратуре.
В ходе проектирования были получены следующие характеристики устройства:
- время наработки на отказ при вероятности безотказной работы 095 – 386175 ч;
В результате проведенных расчетов было получено устройство полностью удовлетворяющее предъявляемым к нему требованиям по надежности и условиям эксплуатации. Тепловой расчет показал что для обеспечения нормального теплового режима достаточно естественной воздушной конвекции.
Проектирование конструкций радиоэлектронной аппаратуры: Учеб. Пособие для вузов Е. М. Парфёнов Э. Н. Камышная В. П. Усачов. – М.: Радио и связь - 1989г.
Вибрации и удары в радиоаппаратуре Карпушин В.Б. издательство «Советское радио» - 1971г.
Основы проектирования конструкций электронной аппаратуры: Конспект лекций для студентов направления 551100 “Проектирование и технология электронной аппаратуры” Под редакцией С.Г.Пилина.
Проектирование конструкций электронной аппаратуры при дестабилизирующих факторах: Конспект лекций для студентов направления 551100 "Проектирование и технология электронной аппаратуры. Под ред. С.Г. Пилина. Ульяновск: УлГТУ 1996. - 176 с.: ил.
Проектирование конструкции электронной аппаратуры различного назначения: Конспект лекций для студентов направления 551100 "Проектирование и технология электронной аппаратуры"Под ред. С.Г. ПилинаУльяновск : УлГТУ 1996 - с:ил.
Резисторы; Конденсаторы; Трансформаторы; Дроссели; Коммутационные устройства РЭА Справочник Н. Н. Акимов Ващуков Е. П.
Разработка и оформление конструкторской документации РЭА: Справочник пособие. Э.Т. Романычева А.К. Иванова А.С. Куликов. – М.: Радио и связь 1984г.

3 технология нов.docx

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
Одна из важнейших характеристик влияющая на точность качество и себестоимость аппаратуры - технологичность конструкции. Под технологичностью подразумевается такое качество конструкции изделия которое позволяет применить прогрессивные методы организации производства обеспечивающие высокую производительность труда и минимальную себестоимость при соблюдении всех заданных в техническом задании требований [14].
Высокая технологичность конструкции изделия достигается коллективным совместным трудом разработчика конструктора и технолога.
В технологической части дипломного проекта необходимо рассмотреть несколько вопросов:
- технические требования к изготовлению деталей из пластмассы;
- оценка технологичности конструкции;
- разработка технологического процесса производства ПП;
- разработка технологического процесса сборки печатного узла универсальных часов-будильника.
2 Технические требования к изготовлению деталей из пластмассы.
2.1 Пластмассы применяемые для изготовления корпуса должны удовлетворять требованиям технических условий: ТУ 2246-046-00203387-98.
2.2 Размеры деталей и предельные отклонения по ним должны соответствовать чертежам:
- ПТЭС 301154.002 – основание;
- ПТЭС 301251.002 – крышка.
2.3 Шероховатость поверхности отформованной детали должна соответствовать требованиям чертежей ПТЭС 301154.002 ПТЭС 301251.002
2.4 Отпечатки маркировочных знаков должны быть ясными и четкими при этом они не должны располагаться на сопрягаемых и контактных поверхностях деталей.
2.5 Следы от толкателей и вставок пресс-форм не должны выступать над поверхностью детали или углубляться в нее более чем на 03 мм
2.6 Облой и литники должны быть удалены. Необходимость защиты мест удаления литников облоя и других мест механической обработки должна быть указана в чертеже деталей корпуса: ПТЭС 301154.002 ПТЭС 301251.002. допускается остаток точечного литника не выходящий за пределы допуска на размер детали.
2.7 Участки поверхности детали на которых производилась механическая обработка
должны иметь шероховатость не более Кг = 40 мкм по [3]. Необходимость других требований к шероховатости поверхности указана в чертежах.
2.8 Наплывы пластмассы на арматуре должны быть удалены. Арматура на которой покрытие повреждено до основного металла при выполнении технологических операций должна быть защищена от коррозии дополнительным покрытием.
2.9 Размер фаски или любой кривой образующихся при зачистке облоя на кромках деталей не должен превышать 1 мм причем их линейный размер не должен составлять более 50% толщины стенки детали.
2.10 Допускается скругление острых кромок деталей радиусом или любой кривой не более 05 мм если в чертеже отсутствуют специальные указания.
2.11 Величина коробления детали не должна превышать 03 мм.
Примечание. Допускается притирка опорных плоскостей
2.12 Разнотонность окраски детали а также пятна на детали получающиеся в результате местного нарушения гальванического покрытия на рабочих поверхностях формы не должны составлять более 20% поверхности детали
2.13 В готовых деталях допускаются:
- неокрашенные частицы наполнителя отличающиеся от основного цвета материала;
- следы от стыков потоков пластмассы поверхностные волосовидные разрывы.
2.14 Сколы в местах зачистки литников и облоя не должны быть размером более 1х1х06 мм и в количестве 1на 1 см длины кромки облоя или 2на 1 см 2
2.15 Радиальный размер сколов пластмассы получающихся при выходе сверла при сверлении не должен превышать 01 диаметра отверстия
2.16 Углубление на детали получающееся при удалении литника не должно превышать 1 мм по всей длине литника. Причем оно не должно составлять более 25% толщины стенки на которой расположен литник
2.17 Срывы букв цифр и других отпечатков маркировочных знаков допускаются при условии что при этом не затрудняется и не искажается их чтение
3 Оценка технологичности конструкции
3.1 Определение конструкторских показателей технологичности блока.
Количественная оценка технологичности изделия выражается конструкторскими и производственными показателями численное значение которых характеризуют степень удовлетворения требований технологичности конструкции и осуществляется системой численных показателей.
Коэффициент повторяемости компонентов и МСБ:
где Нт.к.м - количество типоразмеров компонентов и МСБ;
Nк.м- общее количество микросхем и МСБ.
Коэффициент повторяемости печатных плат:
где Нт.пп- количество типоразмеров печатных плат;
Nпп- общее количество печатных плат.
Коэффициент повторяемости материалов:
где Нмм - количество марок материалов применяемых в изделии;
Nор.д - количество оригинальных деталей (к оригинальным относятся составные части разрабатываемые и изготавливаемые впервые как самим предприятием-разработчиком так и в порядке кооперирования с другими предприятиями).
Коэффициент использования ИМС и микросборок:
где: Нмс - количество микросхем и МСБ;
N - общее количество ЭРЭ ИМС и микросборок;
Коэффициент установочных размеров ЭРЭ компонентов и микросхем:
где Ну.р. - количество установочных размеров ЭРЭ компонентов микросхем;
Коэффициент стандартизации конструкции изделия
где Нор - количество оригинальных ЭРЭ и конструктивных элементов.
Коэффициент унификации конструкции:
где Ннаим - число наименований микросхем МСБ ЭРЭ и конструктивных элементов.
3.2 Определение производственных показателей технологичности блока.
Коэффициент простоты выполнения монтажных соединений:
где Nг.в - количество монтажных соединений выполняемых с использованием гибких выводов и проволочных перемычек;
Nм.с - общее количество монтажных соединений.
Коэффициент ограничения числа видов сборочно-монтажных соединений:
где Nв.с - число видов соединений с учётом конкретного способа их выполнения;
Nп.с - число пар соединяемых конструктивных элементов изделия.
Коэффициент использования групповых методов обработки:
где Nг.м- число операций технологического процесса предусматривающих использование групповых методов обработки;
Nоп- общее число операций.
Коэффициент автоматизации и механизации установки и монтажа изделий:
где Nа.м - количество монтажных соединений которые могут выполняться механизированным или автоматизированным способом.
Коэффициент автоматизации и механизации операций контроля и настройки электрических параметров:
где Nа.к - количество операций контроля и настройки которые можно выполнить автоматически;
Nк - общее количество операций контроля и настройки.
Коэффициент применения типовых технологических процессов:
где Nттп - количество операций выполняемых по типовым технологическим процессам.
3.3 Комплексная оценка технологичности блока
Комплексная оценка технологичности изделия производится по четырехбальной системе. Численные значения частных показателей технологичности Кi переводятся в бальную оценку по (3.14):
Δ - эквивалент одного балла численные значения.
Значения коэффициентов Кнi Кi приведены в [14].
Результаты расчёта технологичности сведены в таблицу 3.1
Таблица 3.1 – Значения показателей технологичности
Наименование показателя
Эквивалент одного балла
Балльный показатель Бi
Конструкторские показатели определяемые коэффициентами:
Повторяемости микросхем и МСБ
Повторяемости печатных плат
Продолжение таблицы 3.1
Повторяемости материалов
Использования микросхем и МСБ
Установочных размеров электрорадиоэлементов
Стандартизации конструкции
Унификации конструкции
Производственные показатели определяемые коэффициентами:
Простоты выполнения монтажных соединений
Ограничение видов соединений
Использования групповых методов технологии
Автоматизации и механизации установки и монтажа
Автоматизация и механизация контроля и настройки
Применение типовых технологических процессов
Далее необходимо произвести корректировку показателей технологичности. Для этого необходимо при отрицательном значении бального показателя Бi приравнять его к нулю а при значении Бi > 4 принять величину бальной оценки за четыре балла. С учётом корректировки показателей технологичности находится среднебальный показатель по следующей формуле.
Для повышения технологичности конструкции необходимо использовать большее число микросхем применять средства автоматизации и механизации при сборке и монтаже изделия при настройке и контроле параметров а также применять больше типовых технологических процессов и групповых методов обработки при изготовлении изделия. В целом изделие технологично для опытного производства.
4 Обоснование технологического процесса изготовления печатной платы.
В данном дипломном проекте разрабатывается конструкция универсальных часов-будильника. Данное устройство решает большой спектр задач поэтому является сложным РЭС.
С одной стороны сложность и большая функциональная плотность данной аппаратуры предусматривает большое число коммутационных соединений. С другой стороны к изделию предъявляются определенные ограничения по габаритам и массе. На основе анализа возможных вариантов снижения габаритных размеров и массы блока можно сделать вывод о необходимости применения двухсторонних печатных плат (ДПП) поскольку двухсторонний печатный монтаж позволяет реализовать сложную коммутацию большого числа компонентов схемы сохраняя при этом небольшие размеры несущего основания. Далее будут рассмотрены возможные способы изготовления двухсторонних печатных плат [8].
ПП платы бывают односторонними (ОПП) двусторонними (ДПП) и многослойными (МПП). Для блока преобразования и передачи сигналов целесообразно применение ДПП т.к. их изготовление менее трудоёмко и обходится дешевле по сравнению с производством МПП и по сравнению с ОПП – более высокая плотность установки радиоэлементов.
Современные промышленные способы изготовления печатных плат основаны на использовании фольгированных диэлектриков то есть на получении токопроводящего рисунка схемы методом травления. Разновидности способов сводятся к методу получения рисунка например фотолитографией или трафаретной печатью. К основным промышленным способам изготовления печатных плат относятся:
- способ травления фольгированного диэлектрика без металлизации отверстий (применяется как правило для изготовления односторонних печатных плат);
- способ травления двустороннего фольгированного диэлектрика с химико-гальванической металлизацией отверстий (применяется в основном для изготовления двусторонних печатных плат).
При изготовлении ОПП для нанесения рисунка схемы широко используется метод трафаретной печати (или сеточной печати) и последующее травление фольги. Изготовление ПП таким способом получило в промышленности название сеточно-химического метода. При изготовлении ДПП чаще всего используется метод фотопечати с последующим травлением то есть фотохимический метод. Отверстия в плате металлизируются электрохимическим методом. Этот метод получивший название комбинированного имеет две разновидности: позитивный вариант негативный вариант.
Среди методов изготовления печатных плат выбран комбинированный позитивный метод
совмещающий в себе достаточно точный и технологически простой метод субтрактивного формирования проводников и аддитивный метод для металлизации сквозных отверстий. В качестве способа нанесения рисунка печатных проводников используется метод контактной фотолитографии обладающий высокой точностью и разрешающей способностью изображения и не требующий сложного оборудования и дорогих материалов. Процесс изготовления двухсторонней печатной платы комбинированным позитивным методом включает следующие шаги:
резка листов на полосы и заготовки;
получение технологических отверстий;
получение отверстий под металлизацию;
контроль качества сверления;
химическое меднение;
предварительное гальваническое осаждение меди;
нанесение светочувствительного материала;
совмещение экспонирование;
контроль качества изображения;
ретуширование (по необходимости);
гальваническое осаждение меди;
гальваническое осаждение сплава олово-свинец;
удаление маски (фоторезиста);
химическое травление меди образование проводников;
оплавление сплава металлорезиста;
нанесение технологических покрытий;
сверление неметаллизированных отверстий;
механическая обработка плат по контуру;
В устройстве используется двусторонний фольгированный стеклотекстолит СФ2-50-15 ГОСТ 10316-62.
Входной контроль материалов включает поверхностный осмотр фольгированного диэлектрика на отсутствия разных видов дефектов таких как наличие царапин раковин трещин инородных вкраплений на поверхности фольги. Также проводят проверку величины допустимого прогиба диэлектрика. Адгезия фольги определяется на приборе МИП-10-1 методом отрыва под углом 90°.
Разрезка материала может осуществляться с помощью штамповки гильотинных и роликовых ножниц. В крупносерийном производстве разрезку материала выполняют штамповкой в специальных штампах с одновременным пробитием базовых отверстий на технологическом поле.
Так как изделие предполагается выпустить опытной партией то для разрезки материала будут использоваться роликовые ножницы. Материал сначала режется на полосы а затем на заготовки. Процесс хорошо поддается автоматизации и более эффективен по сравнению со штамповкой так как почти до минимума сокращает количество отходов.
Базовые отверстия предназначены для предотвращения смещения заготовок печатных плат при их дальнейшей обработке. Они могут быть получены методом сверления или штамповки. Штамповку применяют при крупносерийном производстве а сверление при мелкосерийном. Исходя из того что устройство выпускается опытной партией выбирается сверление.
Подготовка поверхности ПП. От состояния поверхности фольги во многом зависит адгезия наносимого фоторезиста. В отечественной промышленности широко используются химические и механические способы подготовки а также их сочетания. Вид подготовки зависит от качества фольги диэлектрика и защитного покрытия (ингибиторной или оксидной пленки) которое наносится на поверхность фольги. Механическая подготовка выполняется следующим образом: заготовки обрабатываются смесью маршаллита с полированной известью промываются теплой водой затем холодной водой декапируются вновь промываются и высушиваются. Химическая подготовка осуществляется обезжириванием в горячем щелочном растворе стандартного состава декапированием подтравливанием в растворе хромового ангидрида. После каждой операции необходима тщательная промывка. После подготовки поверхности заготовки сушатся при температуре 370оК проходя по конвейеру через печь.
Нанесение фоторезиста. Различают жидкие фоторезисты и сухие пленочные фоторезисты (СПФ). Всем жидкостным фоторезистам присущи такие недостатки как: неоднородность по толщине; возможность загрязнения и повреждения слоя; недостаточная устойчивость в рабочих
растворах; затекание фоторезиста в металлизированные отверстия заготовок; необходимость принятия мер предосторожности при удалении некоторых фоторезистов в процессе проявления например органическими растворами; минимальная но труднодостигаемая в условиях серийного производства ширина проводников и зазоров при использовании жидких фоторезистов составляет лишь 250 мкм.
Технологические процессы с использованием СПФ имеют много преимуществ по сравнению с жидкими: устраняется неоднородность по толщине слоев чувствительных к повреждениям и требующих повторного нанесения для качественного формирования резистивного изображения; получаемый рельеф СПФ окрашен что упрощает его контроль; исключаются операции приготовления разбавления и фильтрации резистов их сушка; химическое дубление и окрашивание; обеспечивается высокая стойкость фоторезиста к механическим воздействиям; появляется возможность получения толстослойных покрытий с ровными краями.
Нанесение СПФ. На платы СПФ наносится прокатыванием горячим валиком через защитную лавсановую пленку в установках - ламинаторах АРСМЗ-289.006. Полиэтиленовая пленка (25 мкм)
при этом отделяется и наматывается на вспомогательную бобину. Перед ламинированием фоторезист нагревается до 110 118 а заготовка – до 50 52С. Понижение температуры нежелательно так как композиция прогревается недостаточно. Резистивный слой вместе с защитным лавсановым покрытием наносится на подготовленную поверхность с помощью прижимных валиков. Скорость нанесения фоторезиста 01 3 ммин устанавливается опытным путем.
Накатанная пленка резиста должна быть выдержана не менее 30 мин перед операцией экспонирования чтобы в ней завершились все усадочные деформирующие процессы которые могут вызвать искажение размеров рисунка и привести к уменьшению адгезии.
Экспонирование. Лавсановая пленка является защитной и в процессе экспонирования она остается на фоторезисте вплоть до проявления. Сухой резист полимеризуется под воздействием ультрафиолетового излучения. Максимум спектральной чувствительности находится в области 320 400 нм поэтому экспонирование производится с помощью ламп высокого давления.
Установлено что время экспонирования зависит от типа источника и должно подбираться экспериментально. Так как СПФ намного толще чем слой жидкостного фоторезиста и экспонируется через лавсановую пленку то для него важна параллельность светового потока. В процессе экспонирования необходимо поддерживать температуру в вакуумной раме не выше 25С. После завершения экспонирования фоторезиста полимеризация его на засвеченных участках продолжается обычно еще 15 60 мин с постепенно уменьшающейся скоростью. Поэтому лавсановую пленку рекомендуется снимать с фотошаблона не ранее чем через 15 20 мин. В
противном случае может наблюдаться эффект недоэкспонирования.
Проявление. Проявление СПФ производиться распылением метилхлороформа в машинах струйного типа при 14 17С в течение 1 2 мин. Этот раствор малотоксичен фоторезист разбухает незначительно структура эпоксидных стеклопластиков не нарушается. Время проявления зависит от толщины фоторезиста и подбирается экспериментально. Для оптимального проявления требуется приблизительно на 50 % больше времени чем для потери цвета не экспонированного резиста. Проявление СПФ при температуре большей 17 С может вызвать набухание проявленного слоя иногда приводящее к его удалению с поверхности заготовок снижению разрешающей способности появлению вуали на пробельных местах потере блеска. В связи с тем что СПФ относится к классу негативных фоторезистов участки не подвергавшиеся экспонированию вымываются в струйных установках. Отмывка плат после проявителя осуществляется проточной водой под давлением 200 300 кПа. Давление необходимо поскольку отмывка плат от растворителя производится лишь механическим действием воды.
Удаление и проявление фоторезиста производится в машинах струйного типа ГГМЗ.254.000.
Ретуширование. Проводят с целью устранения дефектов связанных с несоответствием рисунка на печатном основании фотошаблону.
Сверление. Отверстия в ДПП необходимы для соединения - коммутации верхнего и нижнего слоев ПП. Отверстия должны быть просверлены в точно заданных местах - узлах координатной сетки. Для точного выполнения этой операции сверление отверстий в печатной плате обычно производят на сверлильных станках с оптическим (проекционным) приспособлением со щупом-пантографом или с автоматическим цифровым управлением. Сверлильный станок с автоматическим управлением обладает как правило наибольшей точностью и высокой производительностью. Правильный выбор режимов сверления (количество оборотов и подача сверла) гарантирует получение отверстий с гладкими стенками без сколов и ореолов на входе и выходе сверла. Режимы обработки зависят от диаметра отверстий. Обычно чем меньше диаметр отверстий тем больше оборотов и меньшую подачу должно иметь сверло. При слишком малой скорости вращения сверла или слишком большой подачи печатные проводники и контактные площадки изгибаются и отслаиваются. Хорошо заточенные твердосплавные сверла на больших оборотах не срывают контактных площадок и не образуют трещин в изоляционном основании. Внутренние расслоения приводят к появлению пустот и неоднородностей при химико-гальваническом нанесении покрытий на стенки отверстий. При выборе режимов необходимо учитывать что эпоксидная смола легче размягчается от температуры чем другие термореактивные смолы поэтому во время сверления отверстий
может произойти заволакивание смолой среза фольги в отверстиях что ухудшает или вообще нарушает соединение фольги с гальванической медью в отверстиях. Сверление отверстий в стеклотекстолитовой плате необходимо производить специальными сверлами. Для этой цели применяют твердосплавные сверла.
Химическое меднение. Процесс ведется на установке представляющей из себя несколько ванн с физ. растворами. Процесс придания диэлектрику способности к металлизации ведется в два этапа которые получили название сенсибилизации (создание пленки из ионов двухвалентного олова) и активации. По окончании химического меднения заготовки промывают в воде и сушат в печи при температуре 370°К.
Гальваническое осаждение. После того как выполнена операция химического меднения необходимо весь рисунок печатной схемы защитить от травления. Используется покрытие гальваническим сплавом ПОС-61. Это покрытие позволяет исключить из ТП вредную операцию серебрения которая обычно выполняется с использованием железо-синеродистых или цианистых электролитов. Помимо этого серебро - дефицитный металл. Далее заготовки погружаются в гальванические
ванны и на них осаждают гальваническую медь до толщины 35 мкм. После гальванической
обработки заготовки помещают в цеховую ванну с 25% раствором NaOH где происходит удаление защитного слоя фоторезиста. После этого заготовки промывают в дистиллированной воде.
Контрольная операция. Контроль качества и точность выполнения рисунка проводится визуально. Отбраковка осуществляется на основании либо перетравов дорожек либо недотравов фольги.
Обработка контура печатной платы. Эту операцию целесообразно вести групповым методом на фрезерном станке что позволяет исключить появление микротрещин в проводниках за счет деформации платы при штамповке и рубке гильотинными ножницами.
Маркировка ПП. Осуществляется штампом в автоматическом режиме.
Консервация. После контроля на печатную плату с помощью волосяной щетки наносят спиртовой раствор канифоли. Данный способ нанесения технологического покрытия является автоматизированным и отличается от способа нанесения покрытия пульверизатором значительной экономичностью.
Выходной контроль ПП. Осуществляется визуально по внешнему виду.
5 Структура технологического процесса сборки и монтажа печатной платы.
В обобщенном виде структура типового технологического процесса изготовления ФЯ содержит следующие группы операций [8]:
подготовку навесных ЭРЭ и ИМС к монтажу на несущее основание;
установку компонентов на коммутационное устройство т.е. сборку ФЯ;
электрический монтаж т.е. получение контактных соединений выводов элементов с печатным монтажом;
окончательная сборка регулировка и контроль параметров ФЯ.
Подготовка навесных элементов включает:
входной контроль на соответствие требованиям ТУ (проводится выборочно);
раскладку компонентов в технологическую тару.
Сборка ФЯ состоит из подачи ЭРЭ в зону установки ориентации выводов относительно монтажных отверстий или контактных площадок и фиксации в требуемом положении. В зависимости от конструкции выводов ЭРЭ и ИМС и контактных площадок печатных плат различают два вида установки:
)установка компонентов со штыревыми выводами (выводы ЭРЭ вставляются в отверстия плат);
)установка компонентов с планарными выводами (выводы ЭРЭ накладываются на контактные площадки (КП) ПП).
При технической реализации процесса установки ЭРЭ на ФЯ различают ручную механизированную и автоматизированную установку. Достоинствами механизированной и автоматизированной установок являются повышение скорости сборки и уменьшение стоимости (при большой партии выпускаемой продукции). Недостаток – сложная техническая реализация. Т.к. выпуск разрабатываемого изделия в год составляет всего 20 изделий применение механизированной и автоматизированной установки не оправдано поэтому применяем ручную сборку ФЯ. При ручной сборке осуществляется постоянный визуальный контроль процесса сборки. Это позволяет с одной стороны использовать относительно большую область допусков на размеры выводов и монтажных отверстий при КП с другой стороны делает возможным обнаружение дефектов печатных плат или компонентов в процессе сборки. Для ускорения процесса сборки необходимо удобное расположение печатной платы на рабочем месте и подготовка информации о компоненте и месте его установки. Для подготовки этой информации на ПП ФЯ применяют маркировку платы со стороны монтажа указывающую назначение номер и направление собираемого компонента.
Положение компонентов полученное при сборке не должно изменяться до момента контактирования поэтому компоненты должны быть зафиксированы на печатной плате. Фиксация должна удовлетворять следующим требованиям:
- не допускать применения дополнительных элементов на ПП и компонентах
- быть легко выполнимой
- выдерживать по меньшей мере вес компонента.
Существуют различные методы фиксации:
Аксиальные выводы компонентов закрепляют гибкой расплющиванием или деформацией. При большом количестве выводов загибают или расплющивают как минимум два вывода. Это должно выполняться так чтобы не произошло короткое замыкание с близлежащими выводами и печатными проводниками.
Фиксация ИМС с планарными выводами производится с помощью специальных клеев позволяющих при необходимости корректировать их положение.
Компоненты со штыревыми выводами также можно зафиксировать с помощью прижимной подушки из губчатой резины. Однако при этом возникают трудности из-за различной высоты компонентов и загрязнения подушки при обработке ПП флюсами.
Для контактирования КУ с компонентами со штыревыми выводами используется метод пайки а для плоских компонентов с планарными выводами - метод пайки или сварки.
Под пайкой понимается связывание или дополнение металлов в твердом состоянии путем введения в зазор связующего металлического материала (припоя). Если температура плавления припоя лежит ниже 450С то говорят о мягкой пайке если выше - о твердой пайке.
При сварке контактируемые металлы приводятся в соприкосновение в определенной зоне в жидком состоянии и при остывании они образуют общие кристаллы. Это возможно только для одинаковых или подобных металлов и сплавов.
Преимуществами метода сварки перед методом пайки являются:
отсутствие необходимости в присадочном материале;
использование незначительных расстояний между проводниками т.к. нет опасности возникновения перемычек;
механическая прочность соединения соответствующая прочности контактируемых материалов;
возможность большой тепловой перегрузки соединения;
вибропрочность соединения;
незначительные примеси (загрязнение в виде окисных пленок) не нарушают процесс сварки;
незначительная тепловая перегрузка компонента и печатной платы благодаря точной дозировке энергии в малом объеме.
Недостатки сварки по сравнению с пайкой:
необходимость точного определения сварочных параметров (особенно количества
точное позиционирование;
невозможность одновременного контактирования многих выводов;
повышенные требования к допускам геометрических размеров соединяемых материалов.
В целях экономии средств в условиях опытного мелкосерийного производства методом контактирования ЭРЭ с КУ выбирается метод ручной пайкой с помощью паяльника. При ручной пайке осуществляется непосредственный визуальный контроль получаемых соединений а следовательно уменьшается вероятность образования перемычек между контактными площадками образования пузырьков внутри паяных соединений - повышается качество выполнения данной операции.
6 Структура технологического процесса сборки и монтажа часов-будильника
Проектирование технологического процесса сборки и монтажа устройства начинается с тщательного изучения на всех производственных уровнях исходных данных к которым относится: краткое описание функционального назначения изделия технические условия и требования комплект конструкторской документации руководящий технический нормативный и справочный материал. К этим данным добавляются условия в которых предполагается изготавливать
устройство: новое или действующее предприятие его местоположение имеющееся на нем оборудование и возможности приобретения нового кооперирование с другими предприятиями обеспечения материалами и комплектующими изделиями. В результате проведенного анализа разрабатывается план технологической подготовки и запуска производства изделия.
Необходимость освоения в короткие сроки большого количества новых изделий в совокупности с высокими требованиями к качеству и технико-экономическими показателями работы предприятий требуют постоянного совершенствования технологической подготовки монтажно-сборочного производства. Основным направлением такого совершенствования является унификация технологического процесса.
Схема сборочного состава устройства представлена на чертеже ПТЭС 403232.002 СС
Заключение по разделу.
В данной части дипломного проекта рассмотрена структура сборочно-монтажных работ по изготовлению часов-будильника.
Рассмотрены различные способы производства печатных плат и выбран комбинированный позитивный метод для изготовления печатных плат.
Были рассчитаны конструкторские и технологические показатели технологичности конструкции часов. Они оказались близки к оптимальным для единичного производства.