Таким образом, скорость резания:

V= м/мин.,

По найденному значению скорости рассчитываем значение частоты вращения шпинделя:

при D= 2.74 мм

об/мин.

В таблицах “Технические характеристики металлорежущих станков” выбираем частоту вращения шпинделя, обеспечиваемую кинематикой станка.

= 50 об/мин

Операция 76. Комбинированная.

Переход 1: Фрезеровать паз b=5 (см. Е-Е, Ж-Ж)

Инструмент: Фреза дисковая 2240-0355 ГОСТ 3755-74

Глубина фрезерования t и ширина фрезерования В - понятия, связанные с размерами слоя заготовки, срезаемого при фрезеровании Во всех видах фрезерования t измеряют в направлении, перпендикулярном к оси фрезы.В нашем случае t=-15 мм. Ширина фрезерования В, определяет длину лезвия зуба фрезы, участвующего в резании; В измеряют в направлении, параллельном оси фрезы В нашем случае В=1 4мм

Рекомендуемое значение подачи: S=0.1 мм/зуб

Скорость резания - окружная скорость фрезы:

V=,

где D=50 мм - диаметр фрезы; Z = 14 - число зубьев фрезы

Значение коэффициента С и показателей степени в формуле определяем из таблицы:

C = 68.5

q= 0.25

y = 0.2

m = 0.2

u = 0.1

x = 0.3

T = 87 мин. - среднее значение стойкости.

Общий поправочный коэффициент k_v = k_мv k_nv k_lv = 0.8 0.91 = 0.72

Таким образом, скорость фрезерования:

V= м/мин.,

По найденному значению скорости рассчитываем значение частоты вращения шпинделя:

при D= 50 мм

об/мин.

В таблицах “Технические характеристики металлорежущих станков” выбираем частоту вращения шпинделя, обеспечиваемую кинематикой станка.

= 250 об/мин

Для данного технологического процесса рассчитаем Т_пз и Т_шт

Nопер.	Tпз	Tшт
05	0.100	0.030
10	0.100	0.0300
15	0.030	0.010
20	1.300	0.120
25	1.300	0.120
30	0.200	0.075
35	1.400	0.350
40	0.050	0.085
45	0.400	0.100
50	0.600	1.000
55	0.750	0.700
60	0.100	0.100
65	0.200	0.075
70	1.400	0.350
72	0.050	0.085
74	0.200	0.075
76	1.500	0.220
78	0.050	0.075
80	0.200	0.150
82	0.004	0.007

Т_пз=9934

Т_шт=3757

2.4 Программирование для станка с ЧПУ

В связи с созданием и использованием гибких производственных комплексов механической обработки резанием особое значение приобретают станки с числовым программным управлением (ЧПУ)

Составление программ для станков с ЧПУ начинается с разработки технологического процесса на деталь и выделения операций программируемой обработки. В выбранных операциях после уточнения оборудования выявляют необходимые траектории движения инструментов, скорости рабочих и холостых ходов и др Направления и величины перемещений устанавливают, исходя из конфигурации обрабатываемой поверхности детали, скорости рабочих ходов, скорости холостых ходов Установленная последовательность кодируется и записывается на программоноситель Полученная в итоге управляющая программа (УП) представляет собой сумму указаний рабочим органам станка на выполнение в определенной последовательности действий, из которых складывается весь процесс обработки детали Получением УП завершается первый этап процесса изготовления детали на станках с ЧПУ, начатый с предварительной подготовки данных необходимых для программирования

На втором этапе в соответствии с программой записанной на программоносителе деталь обрабатывается на станке

Управляющая программа к станку с ЧПУ (операция20)

1.M3LF

2.T1M06(сверлить отв 20 мм)

3G97S500F0.86LF

4.G00x0y0z5LF

5.G01z-28.5LF

6.z5LF

7.T2M06(сверлить отв 6 мм)

8.G97S1600 F0.33LF

9.G00x0y0z5LF

10.G01z-38.LF

11.z5LF

12T3M06(подрезать торец на 3 мм)

13.G90G00G60x53z5LF

14G01z-3F0.7S400LF

15.x0LF

16.T4M06(рассверлить отв 20 мм)

17G97S630F0.9LF

18.G00x0y0z5LF

19.G01z-30LF

20.z5LF

21T5M06(расточить отв. 44.^+0.5 на глуб. 2^+0.1 мм)

22.G90G00G60x18z5LF

23.G01x20z0F0.5S1250LF

24.G77LF

25.x22.3LF

26.z-2LF

27.P1.5LF

28.x18z5LF

29.M30LF

Основные преимущества станков с ЧПУ

Применение станков с ЧПУ взамен универсального оборудования имеет существенные особенности и создает определенные преимущества, в частности следующие: сокращение сроков подготовки производства на 50 - 75%; сокращение общей продолжительности цикла изготовления продукции на 50 - 60%; экономию средств на проектирование и изготовление технологической оснастки на 3080%; повышение производительности труда за счет сокращения вспомогательного и основного времени обработки на станке

3. Анализ технологических потерь на этапе освоения нового изделия

3.1 Введение

В электронной промышленности затраты производства в значительной степени зависят от точности воспроизведения и стабильности технологического процесса. Эти характеристики качества технологического процесса отражаются в обобщенном статистическом параметре, называемом коэффициентом выхода годной продукции P.

Объемы всех видов ресурсов для целей освоения выпуска заданного количества новых изделий и для серийного производства рассчитываются из условия достижения планируемого выхода годной продукции Pпл. Вероятностный характер технологического процесса и недостаточная обоснованность планирования Рпл, вызванная объективными и субъективными причинами, приводят к значительным расхождениям между плановой и фактической величинами выхода годной продукции Рф. Результаты недостаточной точности планирования (например, минусовое отклонение от планового задания) отражаются на уменьшении пропускной способности производства, увеличении материальных и трудовых затрат на изготовление единицы годного изделия и, как следствие, на уменьшении объема выпуска изделий. Для того чтобы компенсировать уменьшение заданного объема выпуска, вводится сверхурочная работа и аккордная система оплаты, изыскиваются дополнительные средства, трудовые и материальные ресурсы, а также принимаются другие меры, которые бы способствовали увеличению объема выпуска до планового уровня. В этом случае производство “лихорадит”, неизбежен перерасход фонда заработной платы, и в конечном счете, иногда даже значительное индивидуальное перевыполнение норм выработки рабочими не приводит к выполнению планового задания по объему выпуска продукции.

Если в результате необоснованного планирования наблюдается плюсовое отклонение фактической величины выхода годной продукции от плановой, то это приводит к перевыполнению плановых показателей производства без необходимой напряженности работ, создаются непредусмотренные запасы оборотных фондов, что способствует увеличению длительности оборачиваемости этих ресурсов.

Для сбалансированности планов производства нежелательны ни плюсовые, ни минусовые отклонения. Планирование выхода годной продукции должно осуществляться в обоснованных пределах допустимых отклонений для различных групп изделий.

Сложность планирования коэффициента выхода годных изделий обусловлена тем, что уровень качества воспроизведения технологии в процессе освоения зависит от ряда признаков, характеризующих прибор (степени интеграции схемных элементов, вида технологии, способа изоляции элементов, функционального назначения т.п.), а также от степени новизны изделия.

По степени новизны изделия для освоения их выпуска принято разделять на :

принципиально новые;

имеющие аналоги по технологии изготовления;

являющиеся модификацией существующего образца (усовершенствованные).

При планировании динамики выхода годной продукции необходимо учитывать как конструкторско-технологические факторы, так и степень новизны изделия.

Планирования выхода годной продукции - задача чрезвычайно важная и ответственная, так как это показатель влияет практически на все экономические показатели предприятия.

3.2 Конструкторско-технологические факторы, влияющие на выход годной продукции

Научно-технический прогресс в развитии современных изделий микроэлектроники характеризуется резким повышением функциональных возможностей интегральных схем (ИС). Следствием этого является значительное повышение уровня технических параметров новых приборов.

Каждый из технических параметров характеризуется своим набором схемотехнических, конструкторских и технологических показателей, изменение величин которых оказывает влияние на основные экономические характеристики (включая выход годной продукции) производства новых изделий.

Для обоснованного планирования уровня выхода годной продукции необходимо выявить основные воздействующие факторы, установить их влияние и учесть при расчетах. Уровень выхода годной продукции определяется либо в процентах (0<P<100%), либо в относительных единицах (0<P<1). При расчетах планируемого уровня Рпл или при моделировании его удобней пользоваться относительной величиной, тогда как в практике и в отчетной документации расчет ведется в процентах.

Краткий анализ конструкторско-технологических факторов, влияющих на динамику и уровень выхода годной продукции, показывает, что планирование Р представляет сложную задачу, так как необходимо учитывать множество воздействующих факторов. Однако все факторы учесть невозможно, поэтому необходимо выявить доминирующие из них, чтобы разрабатывать модели с учетом главных влияющих факторов.

Факторами, влияющими на качество технологического процесса при изготовлении интегральных схем на стадии обработки полупроводниковых пластин, являются:

плотность компоновки элементов схемы (число элементов на 1мм кристалла);

уровень качества исходного материала и технологии (число дефектов на 1 мм или количество элементов на дефект);

количество повторяемых технологических операций фотолитографии, диффузии, окисления, напыления, осаждения диэлектрика и др.;

размеры приборных кристаллов;

технические нормы электрических параметров (ТНЭП).

Коэффициент выхода годных на стадии сборки микросхем определяется в основном типом корпуса и количеством выводов. На стадии измерения готовых микросхем выход годных зависит от количества тестов при измерении статических и динамических параметров и технических норм электрических параметров.

3.3 Планирование динамики выхода годной продукции

Известно, что на величину и динамику выхода годной продукции оказывает влияние большая совокупность факторов. Для целей планирования практически невозможно учесть их все. Однако установлено, что по мере неоднократного повторения технологических операций (в процессе наращивания объемов выпуска) постепенно устраняется дестабилизирующее воздействие факторов производства и наблюдается тенденция роста выхода годной продукции P(N).

Учитывая это, для целей планирования выхода годной продукции (как и для других экономических показателей в период освоения) в качестве основного коррелирующего фактора выбирается нарастающий итог объема выпуска продукции.

После каждого удвоения количества выпущенных партий (или объемов выпускаемой продукции) качество воспроизведения технологического процесса повышается на постоянную величину kоср относительно достигнутого на предыдущем уровне Р. Выразим суммарное количество изделий Nk, изготовленных в период освоения, через число удвоений А, т.е. , тогда число удвоений . Искомая величина коэффициента выхода годных Pi относительно первоначального уровня P0 определится как

;

илипосле преобразований

=;

При выводе уравнения для кривых освоения принималось

В нашем случае получим

Для конечной величины Nk значение функции , откуда

Подставляя полученное значение в выражение, получим

Принимая отношение , тогда .

Таким образом, зная (или задавая) конечную величину Pk, которую необходимо получить при выходе на установившийся серийный выпуск новой продукции, можно определить начальное значение P0 и промежуточные величины выхода годных изделий при соответствующем параметре в кривой роста качества воспроизведения технологии.

Найденная с помощью кривой роста начальная величина коэффициента выхода годных изделий служит обоснованным ориентиром при переходе от опытного производства к серийному. Иными словами, только после достижения стабильного уровня P0 в условиях опытного производства целесообразно начинать серийное освоение изделий, и в этом случае динамика изменения величины P(N) будет соответствовать планируемой кривой освоения технологии.

Относительное изменение планируемой величины выхода годной продукции при каждом удвоении объема выпуска выражается через коэффициент освоения kос (тождественный kоср). Коэффициенты kос и в связаны соотношением . Так для =0.15 kос=0.9 (или 90%), для =0.32 kос=0.8. Это означает, что при каждом удвоении выпуска выход годной продукции увеличивается относительно достигнутого уровня на предыдущем удвоении на величину 1. Так для kос=0.9 0.1 (или 10%), для kос=0.8 0.2 (или 20%).

В практике планирования рекомендуется вначале задавать величину kос, а затем уже в процессе моделирования осуществлять автоматический расчет показателя крутизны кривой освоения в.

Чем ближе к единице (или 100%), тем стабильней технологический процесс, в связи с чем его воспроизводимость становится близка к серийному производству. При kос 1 процесс промышленного освоения считается законченным.

Период промышленного освоения выпуска новых изделий обычно находится в пределах двух-трех лет. В связи с этим использование методики кривых освоения при планировании выхода годной продукции, да и других экономических показателей, ограничивается периодом от одного до трех лет производства новой продукции.

В процессе производства ежедневно обрабатывается множество партий конкретного типа изделий. По окончании технологического цикла изготовления каждой партии изделия определяется общий выход годной продукции, представляющий результат произведения пооперационных выходов годных изделий. Совокупность показателей выходов годной продукции всех партий данного типа изделия, выпускаемых в определенный период (месяц, квартал), усредняется и в отчетной плановой документации проставляется средняя величина выхода годной продукции за данный период. Таким образом, по закону больших чисел эта величина достаточно достоверно отражает состояние отработанности технологического процесса. Исходя из сказанного, в процессе моделирования используются средние величины выхода годной продукции.

Моделирование выхода годной продукции на основе кривых освоения (или кривых роста качества воспроизведения технологических процессов) предполагает определение динамики искомой величины относительно изменения объема выпускаемой продукции нарастающим итогом с начала освоения. При формировании перспективных и годовых планов производства новых изделий, как правило, известны годовые объемы выпуска. Эти величины являются достаточными в качестве исходных данных для моделирования выхода годной продукции. При проведении расчетов величина годового объема выпуска делится на определенное число удвоений. Обычно на практике количество удвоений наращивания объемов выпуска колеблется в пределах 4-5 для каждого из первых двух лет и 3-4 для третьего и последующих лет. Например, если объем выпуска для первого года запланирован 10 тыс. шт., тогда, начиная с конечной суммарной величины в обратном направлении, объем после удвоения будет составлять следующие величины: 5; 2.5; 1.25; 0.625 тыс. шт.

Далее уменьшать объем выпуска нецелесообразно для ИЭТ. Поэтому в качестве исходной величины объема выпуска устанавливается программа 625 шт. Полученные расчетные значения объемов выпуска используются далее для моделирования динамики P(N).

Для каждого года выпуска и конкретного типа изделия устанавливается примерная целесообразная величина выпуска, от которой начинается счет удвоения производства, не увязываемый пока со временем выпуска.

Планирование динамики выхода годной продукции в период освоения целесообразно начинать с конечной величины, которую необходимо получить при окончании освоения (или для первого года выпуска). Учитывая, что годовое планирование осуществляется как минимум за полгода до предстоящего планового периода, трудно обоснованно определить начальный уровень выхода годной продукции.

В тоже время конечную величину выхода годной продукции (или ее экономически целесообразный уровень для развертывания выпуска) можно рассчитать различными методами достаточно обоснованно. По результатам первого года выпуска нового изделия степень определенности для планирования начальной величины выхода годной продукции на второй год выпуска значительно повышается. Это позволяет расчеты выхода годной продукции для второго года производства осуществлять с начального значения, а не с конечного.

Необходимо учитывать при планировании P(N), что на второй и последующие годы коэффициент освоения kос должен быть выше, чем в предыдущий год. Например, если на первый год kос=0.73, то на второй - kос =0.78, на третий год - kос =0.83.

3.4 Расчет и моделирование выхода годной продукции на основе кривых освоения

Рассмотрим расчет и моделирование выхода годной продукции на основе кривых освоения на примере освоения нового изделия на установке “ТЕРМОКОМ-V”. Данная установка термокомпрессионного окисления служит для формирования слоев окисла на кремниевых пластинах скоростным методом при повышенном давлении реакционной среды.

Процесс формирования толстых слоев на кремниевых пластинах относится к стадии обработки и характеризуется высоким уровнем выхода годной продукции(9295%).

При переходе на формирование другой толщины слоя окисла необходимо пересмотреть и пересчитать все параметры процесса: давление, воду расход рабочих газов (азот, сжатый воздух), температуру. Но при этом все учесть невозможно и для отладки технологического процесса проводятся эксперименты с последующим анализом результатов. Коэффициент выхода годных на начальном этапе не высок, так как к несовершенству технологического процесса добавляется и не квалифицированность и не подготовленность рабочих на этой операции.

Планируемое значение выхода годных к концу освоения - P=95%. В год планируется четыре удвоения, коэффициент освоения на стадии обработки находится в пределах =0.600.85, показатель крутизны кривой освоения =0.730.234. Принимаем =0.7, Суммарное количество изделий, изготовленных в период освоения =30000.

Тогда, - показатель крутизны кривой освоения.

Для расчета используем формулу: ;

где - величина выхода годной продукции после -го удвоения; - порядковый номер удвоения объемов выпуска в планируемый период, считаемых от конца освоения. Тогда

Здесь =22.8% - начальная величина, а затем после каждого удвоения выпуска происходит соответствующий рост . По полученным данным строим кривую P(N), из которой можно определить для любого N.

В зависимости от целей планирования рассчитывают и строят интегрированные (для процесса в целом), постадийные (для каждой стадии технологического процесса), операционные (для -й операции) кривые динамики изменения выхода годной продукции.

3.5 Выход годной продукции как фактор образования технологических потерь производства

Производство изделий электронной техники (ИЭТ) характеризуется наличием планируемых технологических потерь, величина которых обратно пропорциональна уровню выхода годной продукции. Технологические потери включаются в себестоимость изделия и оказывают значительное влияние на ее величину. В состав технологических потерь входят прямые (переменные) затраты производства, связанные непосредственно с изготовлением прибора (материалы, комплектующие изделия, заработная плата, энергия, энергоносители и т.п.). Количественной характеристикой потерь производства является коэффициент технологических потерь , где -коэффициент выхода годной продукции на -й стадии технологического процесса.

Технологический процесс изготовления микросхем состоит из трех стадий:

обработки полупроводниковых пластин;

сборки приборных кристаллов;

измерения и испытания приборов (рис.).

Схема образования технологических потерь на стадиях изготовления ИС

Каждая стадия характеризуется величиной нормируемых прямых затрат на единицу физического изделия (без учета выхода годной продукции), уровнем выхода годной продукции и коэффициентом технологических потерь . Этих показателей достаточно для определения величины технологических потерь на каждой стадии. Затраты на технологические потери по каждой стадии определяются по формуле:

где - величина нормируемых прямых затрат на единицу физического изделия на i-ой стадии с нарастающим итогом,

- количество продукции отнесенной, к технологическим потерям, после изготовления на i-ой стадии.

Для стадии обработки полупроводниковых пластин величина затрат на технологические потери составит:

на единицу изделия -

3.6 Расчет затрат на технологические потери

Определим для нашего примера технологические потери на стадии обработки.

Нормируемые прямые затраты на единицу продукции:

,

где - затраты на основную и дополнительную зарплату производственных рабочих;

р.

=1.1 - коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату;

=1.14 - коэффициент, учитывающий отчисления в фонд социального страхования;

= коэффициент учитывающий премию;

1.35 - коэффициент, учитывающий выплаты из общественных фондов потребления, за исключением отчислений в фонд социального страхования;

- количество операторов, чел.;

- среднемесячная плата оператора, руб.;

12 - число месяцев в году.

- затраты на амортизацию технологического оборудования;

р.

=0.071 - норма амортизационных отчислений по видам оборудования;

- капиталовложения в оборудование каждого вида,

- количество единиц данного вида,

- длительность выполнения операции в станко-часах,

- трудоемкость выполнения операции в нормо-часах,

- число единиц оборудования; обслуживаемого в смену одним рабочим, шт.,

- коэффициент выполнения норм,

- годовая производственная программа,шт.,

- годовой эффективный фонд времени работы оборудования при односменной работе, часы,

- затраты на электроэнергию:

р.

-номинальная мощность энергоустановок, кВт;

- коэффициент использования энергоустановок по времени;

- коэффициент использования энергоустановок по мощности;

- стоимость единицы энергии, руб.;

- коэффициент полезного действия электродвигателей оборудования.

Таким образом

=

р.,

Затраты на технологические потери:

р.

Технологические потери на 1 пластину р./шт.

Затраты на технологические потери при удвоении выпуска изделий будут следующие:

приP = 65.5%-S_ТП = 2.610⁸ рубл.

P = 46.55%-S_ТП = 2.0310⁸ рубл.

P = 65.5%-S_ТП = 1.0710⁹ рубл.

на всю партию, и

P = 65.5%-S_ТП = 8666 рубл./шт

P = 46.55%-S_ТП = 20100 рубл./шт

P = 65.5%-S_ТП = 34666 рубл/шт

на единицу изделия соответственно.

Построим график изменения затрат на технологические потери от изменения коэффициента выхода годных

На стадии сборки приборных кристаллов:

на единицу изделия -

Для стадии измерений (и испытаний) приборов:

на единицу изделия -

Суммарные потери для технологического процесса в целом составят:

В течение планового периода величина технологических потерь на каждой стадии динамически изменяется, так как меняется уровень выхода годной продукции по мере стабилизации технологического процесса. Так, начальный период промышленного освоения выпуска новой продукции характеризуется высоким уровнем технологических потерь, а после окончания периода промышленного освоения потери значительно снижаются и стабилизируются на определенном уровне для каждой из стадий производства.

4. Обеспечение безопасности при эксплуатации и монтаже установки “Термоком-V”

4.1 Введение

Указанная установка предназначена для. проведения процесса термокомпрессионного влажного окисления кремния.

При испытаниях, монтаже, эксплуатации и всех видах технического обслуживания установки могут присутствовать следующие факторы вредности и опасности:

возможность поражения электрическим током;

возможность поражения статическим электричеством;

опасность высокого давления;

возможность получения теплового ожога;

наличие вибрации при работе установки;

Рассмотрим подробнее данные факторы, причины их возникновения и мероприятия, исключающие их воздействие на обслуживающий персонал при эксплуатации установки нанесения.

4.2 Защита от поражения электрическим током

Основные случаи поражения электрическим током происходят при прикосновении человека не менее чем к двум точкам сети, имеющим разные потенциалы. Сила поражения зависит от условий включения человека в сеть, схемы сети, режима ее нейтрали, величины напряжения и состояния изоляции токоведущих частей от земли.

Электробезопасность при работе установки достигается путем проведения организационных и организационно-технических мероприятий, а также с помощью технических средств, обеспечивающих защиту от поражения:

при случайном прикосновении к токоведущим частям;

при переходе напряжения на части оборудования, нормально не находящиеся под напряжением;

накопленным или наведенным статическим зарядом;

электрической дугой;

токами растекания.

В данной установке электропитание производится от трехфазной четырехпроводной с нулевым проводом сети переменного тока напряжением 220/380 В + 10% и частоты 50 Гц+2%.

В состав установки входит также целый ряд приборов управления и контроля, включенных в отдельную однофазную сеть переменного тока (напряжение 220В + 10%, частота 50ГЦ + 2%), к которой до распределительного щита не должно присоединяться сильноточное и коммутационное оборудование типа сварочных машин, металлорежущих станков и подобных агрегатов.

Защита от прикосновения к токоведущим частям обеспечивается изоляцией, расположением токоведущих частей на недоступном расстоянии, защитными кожухами, заграждениями и блокировками, а также предупредительными надписями, плакатами, сигнализацией, использованием защитных изолирующих средств.

Основным средством, обеспечивающим безопасное обслуживание электрической части установки, служит изоляция.

Правила электробезопасности устанавливают нормы сопротивления изоляции и требования к ее диэлектрической прочности. Для электрических машин и аппаратов минимальное значение сопротивления изоляции определяется по формуле:

[ МОм],

гдеU - напряжение, В;

N - мощность установки, кВт.

Отсюда следует, что при напряжении питания 380 В и мощности 15 кВт сопротивление изоляции должно быть не менее чем:

.

Из-за того, что в процессе эксплуатации изоляция постепенно разрушается, во избежание замыкания на корпус необходимо проводить испытания изоляции в сроки определенные правилами; и одновременно осуществлять контроль сопротивления изоляции.

Мероприятиями, направленными на дальнейшее повышение надежности защиты от поражения током при переходе напряжения на части оборудования, нормально не находящиеся под напряжением, являются заземление, зануление, автоматическое защитное отключение, устройство изолирующих полов и т.п.

Защитное заземление является эффективной мерой защиты при питании оборудования от трехфазных сетей напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и трехфазных сетей выше 1000 В с любым режимом нейтрали. Для обеспечения безопасности величина сопротивления заземляющих устройств должна быть по возможности меньшей. Если корпус оборудования не имеет контакта с землей то в случае перехода напряжения прикосновение к нему также опасно, как и прикосновение к токоведущим частям установки.

Поскольку заземление нетоковедущих частей установки не обеспечивает полной безопасности ее эксплуатации, в сетях с заземленной нейтралью устраивается защитное зануление. Оно представляет собой присоединение к неоднократно заземленному нулевому проводу корпусов и других конструктивных элементов электрооборудования, которые нормально не находятся под напряжением, но могут оказаться под напряжением вследствие пробоя изоляции.

Одновременное заземление и зануление одного и того же корпуса улучшает условия безопасности, так как создает дополнительное заземление нулевого провода.

Недостатком заземления и зануления является существование в течение некоторого времени аварийного режима - с момента замыкания на корпус до срабатывания защиты, поэтому в дополнение к заземлению или взамен его для отключения установки в случае пробоя изоляции и перехода напряжения на корпус устраивается система автоматического защитного отключения.

Защитное отключение обеспечивается устройством, которое автоматически отключает неисправный участок сети электроустановки при возникновении напряжения, опасного для человека.

4.3 Защита от статического электричества

В установке используются вещества и материалы, обладающие диэлектрическими свойствами, что способствует возникновению зарядов статического электричества. Электрические разряды часто являются причиной пожаров и взрывов. Кроме того, из-за статического электричества нарушаются технологические процессы, снижается производительность установки, точность показаний электрических приборов и приборов автоматики.

Когда напряженность электрического поля на поверхности диэлектрика или проводника, определяемая накоплением на них зарядов, достигает критической величины, возникает статический разряд. Для воздуха пробивное напряжение составляет приблизительно 30кВ/см.

Борьба с опасными проявлениями статического электричества ведется предотвращением наложения зарядов и образования взрывоопасных концентраций газов, паров и пыли. Предотвращение опасности электростатических зарядов достигается заземлением оборудования, повышением поверхностной проводимости диэлектриков, ионизацией среды, уменьшением опасности статической электризации горючих жидкостей.

Чтобы обезопасить установку от статического электричества, ее необходимо заземлить. Заземление осуществляется в двух местах. Отдельно заземляются баллоны с технологическими газами. Сопротивление заземления не должно превышать 100 Ом. Также во избежание накопления статического заряда металлические части установки, с которыми контактирует оператор, рекомендуется покрывать эмалью, которая препятствует электризации.

Поверхностную проводимость диэлектриков повышают увеличением относительной влажности воздуха и применением антистатических примесей.

Антистатические примеси создают поверхностные пленки на материале с удельным сопротивлением менее 107 Ом см. Рекомендуется применять полупроводниковые керамические покрытия, проводящую резину или антистатические покрытия.

К источникам электризации относятся полы, коврики и дорожки из синтетических материалов, обувь на подошве из материалов с большим сопротивлением, одежда из синтетических материалов и т.д., для защиты людей от статического электричества в помещении, где эксплуатируется установка нанесения тонких пленок, необходимо иметь электропроводящие полы, обувь с электропроводящей подошвой и спецодежду из несинтетических тканей.

4.4 Расчет защитного заземления

Заземление какой-либо части электроустановки или другой установки называется преднамеренное электрическое соединение этой части с заземляющим устройством.

Защитным заземлением называется заземление частей электроустановки с целью обеспечения электробезопасности.

Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Заземляющим проводником называется проводник, соединяющий заземляемые части с заземлителем.

Заземлителем называется проводник (электрод) или совокупность металлических соединенных между собой проводников (электродов), находящихся в соприкосновении с землей.

В нашем случае электроустановка в отношении мер электробезопасности выполнена с глухозаземленной нейтралью.

Глухозаземленной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление.

Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали генераторов или трансформаторов или выводы источника однофазного тока, в любое время года должны быть не более 2, 4, 8, Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380, 220 В источника трехфазного тока. Это сопротивление должно быть обеспечено с учетом использования естественных заземлителей, а также заземлителей повторных заземлений нулевого провода ВЛ до 1кВ при количестве отходящих линий не менее двух. При наличии заземления сопротивление изоляции замкнутой на корпус фазы будет определяться в основном сопротивлением заземляющего устройства R3. Поэтому при определении силы тока в цепи человека, прикоснувшегося к аварийному корпусу для сети с глухозаземленной централью получим:

,

где - сопротивление заземления нейтрали,

- сопротивление тела человека;

- сопротивление одиночного заземлителя (нормируемое).

Значение тока примем равным J=1мА. Согласно справочнику по технике безопасности в таблице “характер воздействия электрического тока на организм человека” для тока J=0.6 - 1.6 мА характер воздействия определен следующим образом: “Начало ощущения - слабый зуд, пощипывание кожи”.

Тогда для получим

,

,

Таким образом, нормируемое значение одиночного заземления принимаем равным: = 2.6 Ом

Ток, проходящий через заземлитель в землю, преодолевает сопротивление называемое сопротивлением заземлителя растеканию тока или просто сопротивлением растеканию.

Оно имеет три слагаемых: сопротивление самого заземлителя, переходное сопротивление между заземлителем и грунтом и сопротивление грунта. Две первых величины очень малы, поэтому ими пренебрегают.

Сопротивление заземлителя растеканию тока должно удовлетворять условию:

Выберем тип заземлителя: стержневой у поверхности земли. Схема заземлителя имеет вид:

Сопротивление заземлителя данного вида определяется по формуле:

,,

где - удельное сопротивление грунта, Ом;

- длина заземлителя, см;

- диаметр заземлителя, см .

Для нашего случая грунтом является глина обычная с сопротивлением (Ом см); 20 см; 80 см; тогда в итоге получим:

Ом

Так как, , то вместо одиночного заземлителя применяют группу из нескольких параллельно соединенных заземлителей, расположенных на расстоянии 2.5 - 5 м друг от друга.

Количество заземлителей определяют по формуле:

,

где - коэффициент использования заземлителя, он учитывает снижение проводимости группового заземлителя из-за взаимного экранирования близко расположенных заземлителей.

Так как, отношение , то коэффициент =0.7;

где а - расстояние между заземлителями.

Тогда получим:

,

Длину полосы, соединяющие заземлители, определяем по формуле:

м

Сопротивление растеканию тока токосоединительной полосы определяем следующим образом:

Подставляя исходные данные получим:

Ом

При этом мы учитываем,что см - суммарная длина всех полос; b=80 см - ширина полосы; = Ом см

Определим сопротивление растеканию тока всего заземляющего устройства:

,

где - коэффициент использования соединительной полосы, зависящий от отношения и от числа заземлителей в контуре.

, Ом

4.5 Защита от разгерметизации рабочей камеры

Источником опасности из-за наличия высокого давления является корпус силовой камеры с затвором, крышками и другими элементами уплотнения.

Опасность возникает в следующих ситуациях:

При несанкционированном открытии затвора при наличии в камере повышенного давления. В этом случае, как только зуб гайки затвора выйдет из зуба крышки, давлением может быть отброшена крышка затвора и выброшены из силовой камеры пробка испарителя и реактор.

Для предотвращения этой опасной ситуации перед открытием затвора необходимо убедиться в отсутствии давления в камере по манометру, находящемуся рядом с затвором, и в наличии разрешающей надписи на динамической мнемосхеме на экране монитора.

В установке также предусмотрено устройство механической блокировки возможности открытия затвора при наличии в силовой камере давления, превышающего 2000 Па.

При нарушении крепления крышек, пробок уплотнения электроводов, порче поверхности корпуса силовой камеры (в виде деформации, забоин и т.п.).

Для исключения этой опасности необходимо контролировать качество затяжки резьбовых элементов уплотнения и состояния корпуса силовой камеры.

При превышении допустимой величины давления в силовой камере или при нарушении теплового режима корпуса силовой камеры.

Для исключения опасности превышения допустимого давления предусмотрен постоянный контроль величины давления в силовой камере с автоматическим переходом на интервал "АВАРИЯ" и сброс давления.

На камере силовой также установлен предохранительный клапан, начинающий сбрасывать давление при его превышении 1,2 + 0,18 МПа.

Для обеспечения запаса прочности запрещается задавать рабочее давление выше 1 МПа (10 атм.).

4.6 Защита от теплового ожога

В установке термокомпрессионного окисления источниками опасности ожогов могут быть испаритель и обрабатываемые изделия при выгрузке.

Указанные предметы не только нагреваются сами, но и вызывают нагрев деталей смежных с ними.

Для обеспечения безопасности персонала требуется использовать предупреждающие надписи и ограждения, ограничивающие человеку доступ в опасную зону. Также необходим постоянный контроль за системами охлаждения и слива нагретой воды. Во избежание ожогов не рекомендуется открывать технологическую камеру раньше времени, определенного в инструкции по эксплуатации. При ремонте установки необходимо использовать теплозащитную одежду и перчатки. Для предотвращения ожогов необходимо использовать при выгрузке специальные приспособления.

4.7 Защита от вибрации при работе установки

Механические колебания - это процесс изменения какой-либо механической величины, определяющей положение материального тела или его точки, при котором эта величина поочередно то возрастает, то убывает во времени.

Вибрация - это малые механические колебания, возникающие в упругих телах или телах, находящихся под действием переменных сил.

Для процесса нанесения пленок окисла вибрация нежелательна вообще, т.к. она ухудшает качество наносимых покрытий, следовательно, влияет на процент выхода годных и на воспроизводимость процесса.

Также вибрация оказывает вредное воздействие на здоровье обслуживающего персонала: колебания с частотой 3 - 10 Гц вызывают резонанс внутренних органов и могут явиться причиной ряда заболеваний.

При работе компрессора возникает низкочастотная вибрация, для устранения которой можно применить ряд мероприятий. Компрессор устанавливается на виброзащитной платформе. Сам компрессор устанавливается на удалении от установки. При этом с установкой компрессор соединяется металлическим трубопроводом с резиновыми или пластиковыми гофрированными уплотнителями, выполняющими роль амортизаторов.

Применение комбинации указанных методов позволяет снизить уровень вибрации до безопасного уровня или полностью исключить ее.

4.8 Вывод

Защита человека на производстве от различного рода травм и возникновения разного рода профессиональных заболеваний является одной из важнейших задач производственной безопасности.

Безопасность рабочего и обслуживающего персонала при работе с установкой нанесения толстых пленок достигается всесторонним выполнением мер безопасности, а также соблюдением правил обслуживания установки и вспомогательного оборудования.

В данном разделе были выявлены факторы, которые могут отрицательно влиять на здоровье персонала при эксплуатации установки, а также дан анализ методов и средств защиты человека от вредностей и опасностей, возникающих в процессе работы с оборудованием нанесения.

Не менее важной задачей ПЭБ является защита окружающей среды от загрязнения. В своей работе установка, представленная в данном дипломном проекте, не использует агрессивных жидкостей и газов.. Вода, используемая для охлаждения реактора протекает в изолированной системе из нержавеющей стали, поэтому вредных воздействий на окружающую среду не оказывает. Для защиты от высокого давления предусмотрены устройства механической блокировки открытия затвора силовой камеры и контроль за давлением системой управления.

Таким образом, установка нанесения толстых пленок окисла, не является источником вредных выбросов, а следовательно, является экологически безопасной.

Заключение

В результате выполнения дипломного проекта были разработано устройство загрузки-выгрузки для установки влажного окисления кремниевых пластин при повышенном давлении. Было применено оригинальное конструкторское решение компоновки загрузчика, позволяющее уменьшить габариты загрузочного устройства. Произведен расчет привода.

Во втором разделе дипломного проекта разработан технологический процесс изготовления корпуса редуктора. Составлен технологический маршрут обработки и проведены расчеты режимов резания. Проведен расчет штучного и подготовительно-заключительного времени изготовления. Произведен расчет общего времени изготовления изделия. Опираясь на полученные данные была разработана технологическая документация изготовления корпуса.

В экономической части рассмотрена для установки «Термоком-V» рассчитан и промоделирован процесс выхода годной продукции на основе кривых освоения. Рассмотрена схема образования технологических потерь на стадиях изгоовления ИС и для процесса проводимом на установке «Термоком-V» рассчитаны затраты на технологические потери. По результатам расчетов построены графики.

Безопасность рабочего и обслуживающего персонала при работе с установкой термокомпрессионного окисления достигается всесторонним выполнением мер безопасности, а также соблюдением правил обслуживания установки и вспомогательного оборудования.

В разделе производственной и экологической безопасности были выявлены факторы, которые могут отрицательно влиять на здоровье персонала и окружающую среду при эксплуатации установки, а также дан анализ методов и средств защиты человека от опасностей, возникающих в процессе работы с оборудованием нанесения.

Список литературы

1. “Организация, планирование и управление предприятиями электронной промышленности.” Под редакцией П.М.Стуколова. Москва. «Высшая школа» 1986г.

2. ЮП Анискин “Методика планирования выхода годной продукции в период освоения“ Москва. МИЭТ. 1984 г.

3. А.В. Ключников. Лабораторный практикум по курсу “Технология приборостроения” Москва. МИЭТ. 1989г.

4. А.А. Вяльцев, А.В. Ключников. Методические указания к лабораторному практикуму по курсу «Технология приборо- и машиностроения». Москва. МИЭТ. 1988г.

5. “Справочник технолога-машиностроителя” ч12 под редакцией Мещерякова

6. “Програмирование обработки на станках с ЧПУ” Ленинград “Машиностроение” 1990 г

7. Методические указания по выполнению курсового проекта по курсу “Технология приборостроения” под редакцией ВГГрановскогоч123 Москва МИЭТ 1987 г

8. Л.А.Константинова, В.М.Писеев. Методические указания по выполнению раздела “Охрана окружающей среды” в дипломных проектах. Москва. МИЭТ. 1988г.

9. Л.А.Константинова, В.М.Писеев, Н.М.Ларионов. Методические указания по выполнению раздела «Охрана труда» в дипломном проекте для студентов МИЭТ. Москва. МИЭТ. 1988г.

10. “Автоматизация технологического оборудования микроэлектроники” под редакцией ААСазонова Москва “Высшая школа” 1991 г

11. АПКожевников “Устройства автоматизации технологического оборудования микроэлектроники” Москва. МИЭТ. 1985 г.

12. “Проектирование миниатюрных высоконагруженных зубчатых и червячных передач” под редакцией ВЗГребенкина Москва. МИЭТ. 1995 г.

13. “Проектирование механических передач с гибкими звеньями винтовых и мальтийских механизмов” под редакцией ВЗГребенкина Москва. МИЭТ. 1995 г.

14. ВЗГребенкин Лабораторный практикум по курсу “Детали машин и приборов” Москва. МИЭТ. 1984 г.

15. Зи “Технология СБИС”

Размещено на Allbest.ru

...