Устройство контроля и поддержания температуры

 

Таблица 4.1.1.2.Значения показателей технологичности для расчета комплексного показателя технологичности.

Наименование  показателя	Расчетное значение показателя	Весовой коэффициент
Коэффициент использования ИМС и микросборок
Коэффициент автоматизации  и механизации монтажа
Коэффициент механизации  подготовки к монтажу
Коэффициент механизации контроля и настройки
Коэффициент повторяемости  ЭРЭ
Коэффициент применяемости  ЭРЭ
Коэффициент прогрессивности формообразования деталей

4.1.2. Определение  комплексного показателя технологичности

Оценка технологичности конструкции  заключается в определении соответствия расчетного комплексного показателя технологичности изделия К_Т  нормативному комплексному показателю технологичности К_Н (таблица 4.1.2.1.)

 

Таблица 4.1.2.3. Зависимость значений показателя технологичности от вида изделия.

Вид изделия	Нормативный комплексный  показатель технологичности КН
	Опытный образец	Установочная  серия	Серийное производство
Электронные блоки	0,4 - 0,7	0,45 - 0,75	0,5 - 0,8
Радиотехнические  блоки	0,4 - 0,6	0,75 - 0,8	0,8 - 0,85
Электромеханические блоки	0,3 - 0,5	0,4 - 0,55	0,45 - 0,6

 

Вывод: Разрабатываемое  изделие относиться к категории электронные блоки. Расчетное значение комплексного показателя технологичности К_Т равно 0,638, что соответствует нормативным требованиям серийного производства. Следовательно, разрабатываемое изделие является технологичным.

4.1.3. Расчет конструкторско-технологических параметров печатного монтажа с проверкой по постоянному и переменному току

 

Расчет печатного  монтажа состоит из трех этапов: расчет по постоянному и переменному  току, конструктивно-технологический  расчет. Исходя из технологических возможностей производства, выбирается метод изготовления – комбинированный позитивный метод и класс точности ПП 3-й.

Выбор метода получения печатного рисунка:

При изготовлении плат печатного монтажа основными  технологическими процессами являются механическая обработка печатных плат, фотолитография, получение печатных проводников.

Основными операциями механической обработки при изготовлении печатных плат являются резка листового диэлектрика, штамповка, сверление отверстий.

Фотолитографией является процесс получения негативного или позитивного изображения рисунка печатных проводников с использованием защитного рельефа фоторезиста, экспонируемого через фотошаблон с требуемым изображением.

Основными методами получения печатных проводников  являются химические, электрохимические и комбинированные.

Комбинированный позитивный метод печатного монтажа заключаются  в том, что проводники получают путем  травления фольгированного диэлектрика  с пробельных мест.

В настоящее время находят  применение два варианта этого метода: негативный и позитивный. Общими операциями для обоих вариантов являются получение заготовки из фольгированного диэлектрика, подготовка поверхности фольги и получение защитного рельефа.

При негативном методе изображение  схемы проводников экспонируется с негатива. После проявления получается схема, на которой участки будущих проводников закрыты фоторезистивным слоем. Затем осуществляется травление, снятие задубленного слоя, сверление отверстий, нанесение паяльной маски, лужение.

При позитивном методе получают негативное изображение схемы, так как экспонирование проводят с позитива.

В данном проекте изготавливаемая  печатная плата является двусторонней, изготавливаемой комбинированным  позитивным способом. Определим конструктивно-технологические  параметры печатных плат, получаемых данным методом.

Расчет  ширины печатных проводников:

Ширина печатных проводников сигнальных линий определяется по формуле:

где t_minD - минимально допустимая ширина проводника в зависимости от допустимой токовой нагрузки;

|∆t|= 0.05 мм - предельное отклонение размеров ширины печатного проводника для ПП 3-го класса точности.

,

где I_М=0.02 А – максимальный ток протекающий в проводниках сигнальных линий;

J_ДОП=20 А/мм²  - допустимая плотность тока;

h=0.035 мм - толщина металлизированного покрытия (толщина проводника).

Следовательно, 

Исходя из выбранного класса точности ПП принимаем t_{цифр. лин.} = 0.3 мм.

 

Для шин земли  и питания:

I_М=0.02 А – максимальный ток на шинах;

|∆t|=0,05 мм - нижнее предельное отклонение размеров ширины печатного проводника для ПП 3-го класса точности.

Следовательно,

.

Для удобства принимаем t_пит. = 0.7 мм.

 

Расчет печатного монтажа по постоянному току:

Исходные данные:

• Удельное поверхностное сопротивление: (для медной фольги);
• Максимальная длина проводника: l=280 мм;
• Минимальная ширина проводника: а = 0,3 мм;
• Минимальная толщина проводника: b =0,035 мм;
• Максимальный ток, протекающий через проводник: I_MAX=0,02 А;
• Напряжение питания: E_k=5 В.

Падение напряжения в проводнике равно:

Вывод:т.к. U=0,009В < (0.05·5 В) то есть падение напряжения в цепях питания и земли не приведет к нарушению работоспособности ячейки.

 

Расчет  по переменному току:

Падение импульсного  напряжения U_L на длине проводника в 1 см равно:

,

где - погонная индуктивность проводника,

      - изменение выходного тока переключения логического элемента,

      - длительность выходного сигнала.

Отсюда максимальная длина трассы равна 

.

Эта длина существенно  превышает сумму длины и ширины платы ( =80 мм), следовательно, возможно помехоустойчивое соединение любых двух ЭРЭ на плате.

При передаче по линии связи сигналов будет наблюдаться  их задержка, определяемая по формуле:

,

где L_Л – индуктивность линии,

      C_Л – емкость линии,

      - погонная задержка при передаче сигнала по проводнику в вакууме,

      - диэлектрическая проницаемость основания платы,

      - магнитная проницаемость основания платы.

Такая задержка вполне приемлема, т.к. она пренебрежимо мала по сравнению с задержкой ИМС.

Расчет  параметров монтажных отверстий:

  Номинальное значение диаметра монтажных отверстий:

где d_э - максимальный диаметр вывода устанавливаемого ЭРЭ;

d_н.о. - нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия;

r - разница между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода ЭРЭ (выбирают в пределах 0,1..0,4 мм при ручной установке и 0,4..0,5 мм при автоматической).

Устанавливаемые ЭРЭ имеют  диаметры выводов: d_э1= 0,5 мм и

d_э2= 1,5мм.

Таким образом, принимая r = 0,1 мм и d_н.о.=0,05 мм, расчетный диаметр монтажных отверстий составит:

В соответствии с ГОСТ 10317-79 принимаются следующие  диаметры монтажных отверстий: d₁=0,7 мм, d₂=2,0 мм.

 

Расчёт  контактных площадок:

Минимальный диаметр:

_{, где}

- верхнее предельное отклонение  диаметра отверстия

, для отверстий без металлизации  диаметром менее 1мм.

, для отверстий без металлизации диаметром более 1мм.

-гарантийный поясок

, для 3 класса точности

- величина подтравливания диэлектрика.

, для ДПП

- верхнее предельное отклонение толщины проводника

- нижнее предельное отклонение  толщины проводника

, для 3 класса точности.

- значение позиционного допуска  расположения центров КП.

, для ДПП 3 класса точности с большей стороной платы менее 180мм.

- значение позиционного допуска  расположения отверстий.

, для ПП 3 класса точности с  длиной большей стороны менее  180мм.

_{Примем  диаметры контактных площадок равными 1.2мм для монтажных  отверстий диаметром 0.7мм и 3мм для монтажных  отверстий диаметром 2мм.}

 

Расчет  расстояний между элементами проводящего  рисунка:

Расстояние  между соседними элементами проводящего  рисунка устанавливают в зависимости от электрических, конструктивных и технологических требований.

Наименьшее  номинальное расстояние между элементами проводящего рисунка (между двумя  проводниками):

_{Здесь - позиционных допуск расположения печатных проводников., который учитывается только при n>0; n – количество проводников в узком месте;}

_{, для ДПП 3 класса  точности.} 

_{- верхнее предельное  отклонение ширины  проводника;}

, для 3 класса точности.

_{- минимально допустимое  расстояние между  соседними элементами  проводящего рисунка.}

_{, для 3 класса точности.}

_{, примем} 

Вывод: Таким  образом, параметры печатного монтажа отвечают требованиям, предъявляемым к платам 3-го класса точности.

4.2. Разработка  технологического процесса

4.2.1. Анализ объема  выпуска

Годовой объем  выпуска изделия N шт./год  позволяет  рассчитать такт выпуска Т мин/шт.; определить количество изделий, выпускаемых в смену, в месяц, квартал, год; сделать вывод о типе (серийности) производства; выбрать оборудование, соответствующей производительности и оценить его загрузку; произвести технико-экономическое обоснование операций и технологического процесса.

По результатам анализа  объема выпуска определяется возможность  выпуска изделий по данному ТП в заданном объеме в установленные  сроки. Эта возможность выявляется путем сравнения штучного времени  изготовления изделия с расчетным  значением такта выпуска. Если значение штучного времени меньше значения такта выпуска, то выпуск запланированного объема выпуска изделий в установленные сроки является реальным. В противном случае необходимо разрабатывать мероприятия технологического и организационного характера. Технологические мероприятия направлены на уменьшение штучного времени за счет введения групповых методов обработки, групповой оснастки, выбора соответствующего оборудования, изменение некоторых операций и методов. Организационные мероприятия связаны в основном с увеличением рабочих мест и перехода на двух (трех)- сменную работу (если позволяют условия производства), по закреплению операций за рабочими местами либо закреплению нескольких рабочих мест за операцией, с использованием не только последовательных, но и параллельных схем сборки.

Исходные  данные:

Заданный объём (программа) выпуска согласно ТЗ N = 10000 шт./год.

Действительный  годовой фонд рабочего времени Ф_д при односменной работе  Ф_д ≈ 2070 часов.  Для механического, сборочно-монтажного и регулировочного оборудования Ф_об ≈ 2030 часов;