Блок управления и контроля автоматизированного тестера параметров радиоэлементов

4.1 Расчет площади и габаритов материнской платы

Для расчета площади платы необходимо определить площадь, которую занимают ЭРЭ расположенные на ней и коэффициент заполнения платы по площади.

Коэффициент заполнения платы по площади (Кзп) примем равным 0.3, тогда площадь платы можно определить по формуле

, (4.1)

где Si - площадь каждого ЭРЭ.

Исходные данные для расчета площади платы приведены в табл.4.1.

Таблица 4.1 - Исходные данные для расчета площади платы ПК-2 .

Суммарная площадь, которую занимают ЭРЭ 9112 мм2. Определим площадь платы ПК-2 по формуле (1)

Sпл = 8600 / 0.3 = 28666.7 мм2

Так как материнская плата крепится на кассете, то оптимальными её размерами будут 210140 мм.

С учётом того, что на плате оставляется место под резерв, размер материнской платы возьмём равным 303140 мм.

4.2 Расчёт теплового режима блока

Расчет теплового режима блока проведём на ЭВМ по методике приведённой в /19/, текст программы приведён в /20/.

Исходными данными для расчета являются:

мощность потребляемая блоком, Вт;

размеры блока (L1,L2,L3), м;

коэффициент заполнения блока по объёму;

площадь перфорационного отверстия (м2) и их количество (шт.);

давление окружающей среды, МПа;

температура окружающей среды, 0С.

Рассчитаем коэффициент заполнения блока по объёму по формуле

, (1)

где Vэ - суммарный объём элементов установленных в блоке, м3;

V - объём блока, м3.

Исходные данные для расчета:

мощность потребляемая блоком Р = 3 Вт;

размеры блока L1= 0,045м , L2 = 0,03 м , L3 = 0,008 м;

рассчитаем коэффициент заполнения блока по объёму по формуле (1)

давление окружающей среды Р=0,1 МПа;

температура окружающей среды Т= 20 0С;

площадь перфорационного отверстия S=0,0068 м2.

Результаты расчета теплового режима блока:

температура корпуса блока Тк=20,19 0С;

температура нагретой зоны Тз= 20,57 0С;

средняя температура воздуха в блоке Тв= 20,32 0С.

4.3 Расчет надёжности блока

Расчет надежности проведём на ЭВМ с помощью программы приведённой в /20/.

Исходные данные для расчета приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Исходные данные для расчета надёжности.

В ходе выполнения расчёта мы получили следующие результаты:

Интенсивность отказа блока 9.840001E-06 1/ч.

Время наработки на отказ 468000 ч.

Вероятность отказа блока при времени работы указанном в ТЗ (10000 ч)

P=0.9062863.

Значения зависимости вероятности безотказной работы блока от времени его работы приведены в таблице 4.3.

Таблица 4.3 - Зависимость вероятности безотказной работы блока от времени его работы

5. Технологическая часть

5.1 Качественный анализ конструкции

Основными показателями технологичности изделия являются его трудоемкость изготовления, себестоимость, программа выпуска и тип производства.

Анализируя техническое задание на дипломный проект, полагаем, что тип производства материнской платы - единичный. Таким образом, применение автоматизированного оборудования является нерентабельным. Следовательно, большинство операций по изготовлению материнской платы являются ручными, с применением станков и оборудования. В качестве материала для изготовления материнской платы используется стеклотекстолит марки СТФ-1-35-1,5 ТУ 15-503.16-83. Он обладает высокой механической прочностью, высокими электроизоляционными свойствами, низким водопоглощением. На материнской плате в оптимальной последовательности устанавливаются ЭРЭ, разъемы и детали крепежа. Такой вариант формирования является наиболее приемлемым, так как плата разбита на законченные функциональные узлы. Это позволяет легкую замену вышедшего из строя узла. Принимаемые типы ЭРЭ позволяют вести подготовительные операции (обрезку, лужение, формовку) в автоматизированном режиме, что позволяет снизить трудоемкость сборки печатной платы.

Монтаж платы односторонний, поэтому производить замену элементов печатной платы можно, не снимая ее. А также при сборке производить пайку прогрессивным методом - волной припоя. Крепление платы на салазках обеспечивает легкую ее замену в случае выхода из строя.

При сборке изделия используются освоенные в производстве детали, такие как контакты, лепестки, прокладки и т.д.

Точность технологических процессов является одной из главных количественных характеристик, но она не достаточна для того, чтобы в полной мере осуществить качество того или иного процесса. Для таких оценок вводят количественные характеристики и совместный учет точностных характеристик и характеристик устойчивости, позволяющих сделать обоснованное заключение о технологическом процессе. Чтобы плата была технологичной предусмотрено: приготовление деталей из унифицированных и стандартных элементов и использование деталей, заимствованных из освоенных ранее изделий, сокращение числа оригинальных и сложных деталей, размеры и поверхности которых требуют точности и шероховатости, экономически необоснованных, а также использование недефицитных и не дорогих материалов, являющихся технологичными.

Исходя из выше сказанного, конструкцию материнской платы можно считать технологичной.

5.2 Проектирование технологического процесса сборки печатной платы

Обеспечение высокой точности и надежности, серийно выпускаемых изделий достигается применением комплекса мероприятий, важной составной частью которого является технология сборки. Поэтому качественное проведение сборочных операций является одним из условий повышения качества сборки изделия, долговечности собираемых узлов и изделий.

В общем виде сборочный процесс представляет собой соединение в определенной последовательности отдельных деталей и электрорадиоэлементов в сборочные узлы для получения законченного изделия. Различают общую и узловую сборку. Общей сборкой называется часть технологического процесса, в течение которой происходит фиксация составляющих сборочных единиц. Узловая сборка - часть технологического процесса, которая имеет целью образования сборочных единиц, входящих в данное изделие, в соответствии с предъявляемыми к ним требованиями.

При проектировании технологического процесса сборки печатной платы анализируют технологичность конструкции. Общие технические требования сводятся к допустимости параллельной и независимой узловой сборки, взаимозаменяемости деталей, обеспечению свободного допуска к монтажу.

Основой проектирования сборочного процесса являются типовые технологические процессы сборки узлов, основываясь на которые мы составляем схему рабочего технологического процесса сборки печатной платы.

Рисунок 5.1 - Схема рабочего технологического процесса сборки печатной платы

Основными частями схемы являются операции комплектования, подготовки ЭРЭ, подготовки печатной платы, сборки, контроля, лакирования.

Согласно приведенной схемы составим маршрутные и операционные карты (смотри приложение Г).

Сборка печатной платы не должна осуществляться с применением сложного оснащения, сборочные операции должны быть максимально механизированы. С этой целью проведем выбор средств технологического оснащения. Для подготовки ЭРЭ к сборке используем следующее широко применяемое оборудование.

Для резисторов и конденсаторов используют автомат типа К12-010.00.00.000.

Лужение всех остальных элементов будем производить погружением в ванну ГГ-0867-4003. Пайку ЭРЭ производим в автоматизированном режиме на установке АУБ 28.00.

Используем также универсальные инструменты и приспособления согласно технологическому процессу.

5.3 Определение количественных показателей технологичности конструкции разрабатываемой материнской платы

Показатели технологичности конструкции изделия определяют по общесоюзным и отраслевым методикам. В дипломном проекте показатели технологичности определяем в соответствии с ОСТ 4.091.114-78 и ОСТ 4.091.105-79.

Исходные данные всех показателей приведены в таблице 5.1.

Трудоемкость изготовления изделия

Ти = Тi (5.1)

где Ti - трудоёмкость изготовления сборки, регулировки контроля и испытания i-ой составной части изделия, нормо/ч.

Ти =43,4+5,16+13,8+83,04+20,08+43,4=208,8 нормо/ч

Таблица 5.1 - Исходные данные показателей

Таблица 5.2 - Коэффициенты весомости по классу показателя изделия (электронного)

Технологическая себестоимость

(5.2)

СТ = 30,2+64,4+18,4+32,48=280,76 руб.

Дополнительные технико-экономические показатели технологичности.

Относительная трудоемкость обработки резанием определяется по формуле:

(5.3)

Относительная трудоемкость сборочно-монтажных работ определяется по формуле:

 (5.4)

Относительная трудоемкость регулировочных и контрольно-испытательных работ определяется по формуле:

(5.5)

Относительная трудоемкость изготовления печатных плат определяется по формуле:

(5.6)

Относительная себестоимость покупных комплектующих изделий определяется по формуле:

(5.7)

Относительная технологическая себестоимость изделий определяется по формуле:

(5.8)