Разработка электронного блока для ИИС мониторинга тепловых полей растений

Таким образом, для работы в течение 3 месяцев электронный блок потребит 1704,096 мА. Выбираем аккумулятор с запасом мощности на 2200 мА.

Определим мощность P, потребляемую блоком:

P=UIобщ

где U - напряжение питания блока, В.

P=90,0189=0,17 Вт.

Таким образом, мощность, потребляемая информатором, не превышает значения, указанного в техническом задании (0,2 Вт).

6. Конструкторская часть

6.1 Разработка технических требований к конструкции

Разрабатываемые ЭВА должны отвечать тактико-техническим, конструктивно-технологическим и эксплутационным требованиям. Все эти требования взаимосвязаны и оптимальное их удовлетворение представляет собой сложную инженерную задачу.

К конструктивно-технологическим требованиям относят: обеспечение функционально-узлового принципа конструирования электронно-вычислительной аппаратуры, технологичность, минимальную номенклатуру изделий, минимальные габариты и массу, предусмотрение мер защиты от воздействия климатических и механических факторов, ремонтопригодность. Функционально узловой принцип заключается в разбиении принципиальной схемы устройства на такие функционально законченные узлы, которые могут быть выполнены в виде идентичных конструктивно-технологических единиц. Применение этого принципа конструирования позволяет автоматизировать процессы изготовления и контроля конструктивных единиц и упростить их сбор, наладку и ремонт.

Понятие технологичности тесно связано с понятием экономичности воспроизведения в условиях производства. Наиболее технологичные конструкции, как правило, и наиболее экономичны не только с точки зрения затрат материальных ресурсов и рабочей силы, но и с точки зрения сокращения сроков освоения в производстве. Технологичность конструкции ЭВА в существенной степени определяется рациональным выбором ее структуры, которая должна быть разработана с учетом автономного раздельного изготовления и наладки ее основных элементов, узлов, блоков. Конструкция ЭВА тем более технологична, чем меньше доводочных и регулировочных операций приходится выполнять после ее окончательной сборки. В технологичной конструкции максимально используется взаимозаменяемость, регулируемость, контролепригодность, инструментальная доступность элементов и узлов. В технологичной конструкции должны максимально использоваться унифицированные, нормализованные и стандартные детали ЭВА также считается более технологичной, если в ней предусматривается минимальная номенклатура комплектующих изделий, материалов полуфабрикатов.

К эксплутационным требованиям относят: минимально возможные затраты времени, труда и материальных средств на разработку и эксплуатацию ЭВС, минимальную стоимость устройства после освоения его в производстве.

6.1.1 Общие конструктивно-технологические требования

При разработке изделия будем предусматривать следующие требования:

1) оптимальное применение стандартных изделий и покупных изделии, а также изделий освоенных производством и соответствующих современному уровню техники;

2) рационально ограниченную номенклатуру резьб, шлицев и других конструктивных элементов (отверстия крепежные, овальные и прямоугольные, установка элементов на печатные платы), их размеров, покрытий и т.д;

3) рационально ограниченную номенклатуру марок и сортаментов материалов, а также применение наиболее дешевых и наименее дефицитных материалов;

4) необходимую степень взаимозаменяемости, наивыгоднейшие способы изготовления и ремонта, а также их максимальное удобство обслуживания и эксплуатации (ГОСТ 2.109).

Конструировать изделие следует с использованием базовых, стандартных и унифицированных конструкций, облегченных высокопрочных материалов(ГОСТ 20.39.308).

Конструкция изделия должна быть технологичной. Номенклатура показателей технологичности конструкции должна соответствовать (ГОСТВ20.39.308).

Также конструкция должна быть ремонтопригодной. Ремонтопригодность изделия должна обеспечиваться: широким применением стандартизированных и унифицированных деталей и сборочных единиц; ограничением типоразмеров крепежных деталей; соблюдением конструктивных способов единственной сборки изделия, исключающих возможность ее неправильного монтажа при ремонте; взаимозаменяемость однотипных деталей и сборочных единиц с учетом геометрических размеров, рабочих параметров и характеристик; доступностью к деталями сборочным единицам и их легкосьемностью (ГОСТВ220.39.308).

6.1.2 Эксплуатационные требования

1.Надежность.

2. Для эффективности и простоты управления необходимо:

- для удобства оператора при работе с прибором все органы управления и индикаторы расположить на передней панели:

- коротко и четко описать на передней панели назначения органов управления и индикаторы в соответствии с ГОСТ 2.109-73 и ГОСТ 25875-83;

3. Для обеспечения ремонтопригодности необходимо обеспечить свободный доступ ко всем элементам и функциональным узлам прибора.

4. В целях уменьшения габаритных размеров и веса прибора применить современную элементную базу, для изготовления корпуса применить легкий и прочный материал, удовлетворяющий конструктивно-технологическим требованиям.

6.1.3 Экономические требования

Обеспечить минимальные затраты времени, труда, материальных и денежных Ресурсов на разработку и изготовление Блока иис, не нарушая при этом эксплуатационные и конструктивно-технологические требования.

6.1.4 Требования технической эстетики

Оригинальность -- совокупность своеобразных элементов формы и их отношений, дающих возможность отличить данный прибор от ряда однотипных. Понятие оригинальности не исключает, а предполагает сохранение определённых признаков формы: национальных, отраслевых, фирменных.

Требование стилевого единства предъявляют к признакам формы аппарата, которые отражают исторически сложившиеся социально-экономические и идейно-эстетические принципы, а так же художественно-конструкторские методы и принципы их воплощения.

Гармоничность - свойство формы прибора быть органично согласованной с элементами формы, что достигается определенными соотношениями яркости, цвета. размеров и расположением различных элементов;

Выразительность -- способность аппаратуры своим внешним видом наглядным образом отобразить качество, обеспечивая соответствующее эстетическое восприятие.

6.1.5 Требования к стандартизации и унификации

На этапе конструирования необходимо из нескольких вариантов конструкций выбрать оптимальную, которая должна быть принята к разработке. Она будет использоваться до тех пор, пока не будет создан новый, более качественный вариант. Такой принцип положен в основу стандартизации и создаёт благоприятные условия для преемственности, повторяемости, типизации и унификации элементов конструкции.

Преемственность -- есть объем применения во вновь разработанном изделии ранее разработанных и освоенных производством деталей и узлов. Преемственность элементов конструкции снижает сроки разработки чертежей и стоимость подготовки производства за счёт использования имеющегося инструмента. Преемственность, проводимая в ограниченных рамках по линии заимствования из предыдущих разработок, представляет собой полумеру. Высшей, перспективно планируемой формой преемственности является типизация.

Типизация - есть процесс целесообразного сокращения многообразия конструкций за счёт создания типовых, широко преемственных деталей и узлов. Типизация есть способ ликвидации многообразия изделия путём обоснованного сведения к ограниченному числу избранных типов, при котором размеры избранных типов получены в виде предпочтительного ряда, образованного в результате деления или умножения размеров одного исходного, называемого базовым, изделия на целое число. Высшей формой типизации конструктивных составляющих является унификация изделия, узлов и деталей.

Унификация - процесс сокращения многообразия типовых деталей и узлов или изделий, путем объединения их в группы по определенным признакам и функциям. Унифицированные элементы конструкции позволяют создавать различные приборы и устройства на базе моделей с минимальными затратами времени.

Стандартизация - это метод обеспечение качества параметров массовой промышленной продукции, снижения ее разнообразия и трудоемкости изготовления путем установления обязательных норм на параметры изделия или процессы изготовления. Стандартизация устраняет разнотипность изделий, определяет уровень норм и требований к физическим и размерным величинам, сырью, материалам и продукции массового изготовления. Она производится на основании общих мер, единообразия понятий, качественной оценки и взаимозаменяемости. Документами, регламентирующими указанные нормы, являются государственные стандарты (ГОСТ), которые обязательны к применению наравне с установленными государственными законами.

Повторяемость характеризуется числом одинаковых узлов и деталей в изделии. При разработке конструкции требование сокращения номенклатуры деталей за счёт увеличения повторяемости их в одном изделии приводит к упрощению конструкции и снижению себестоимости её изготовления.

6.1.6 Требования к материалам и покрытиям

Выбор материала для детали является сложной задачей, так как в большинстве случаев деталь можно создать либо из различных материалов, либо из сложных совокупностей. Правильный выбор материала может быть сделан на основании анализа функционального назначения детали, условия ее эксплуатации и технологических показателей с учетом следующих факторов:

1) материал является основой конструкции, то есть определяет способность детали выполнять рабочие функции в изделии и противостоять действию климатических и механических факторов;

2) материал определяет технологические характеристики детали, так как обрабатывается определенными технологическими методами;

3) от свойств материалов зависит точность изготовления детали;

4) материал влияет на габариты и массу прибора;

5) материал оказывает влияние на эксплутационные характеристики детали, на ее надежность и долговечность.

Выбор марки материала для соответствующих деталей будем производить так, чтобы технические параметры этого материала были согласованы с требованиями, предъявляемыми к разрабатываемой конструкции.

Удовлетворить в полной мере всем эксплутационным и производственно- технологическим требованиям не всегда представляется возможным. Эти требования часто вступают в противоречия и приводят к различным конструктивным решениям. Поэтому будем выбирать наиболее компромиссное решение, при котором наиболее полно удовлетворяются требования к конструкции.

Не менее важную роль играет и выбор покрытия. Покрытие должно обеспечить необходимую коррозионную стойкость, надежную работу и декоративный вид аппаратуры при эксплуатации и хранении с соблюдением требований по консервации. Выбор защитного покрытия производится с учетом функционального назначения детали, продолжительности и характера действия окружающей среды.

6.2 Анализ возможных вариантов конструкций

Современная ЭВА в зависимости от условий эксплуатации и предъявляемых к ней технических требований может проектироваться в различном конструктивном исполнении. Однако выбор и проектирование аппаратуры той или иной конструкции должны строго соответствовать требованиям действующей нормативно- технической документации, которая в свою очередь учитывает уровень унификации и стандартизации аппаратуры и ее составных частей, что, в свою очередь, влияет на технологическую подготовку производства и освоения нового изделия.

При выборе того или иного варианта компоновки необходимо учитывать условия эксплуатации, электромагнитную совместимость, тепловой режим, ремонтопригодность, технологичность, массогабаритные размеры.

По своему конструктивному назначению изделие предназначено для эксплуатации в полевых условиях на длительное время, то есть к конструкции предъявляются жесткие требования.

На рисунке показаны варианты компоновки изделия.



Рисунок 8. - варианты компоновки изделия

К недостаткам первого варианта можно отнести: большой объем корпуса расходуется бесцельно. Объемный монтаж проводом представляется затруднительным.

К достоинствам второго варианта можно отнести удобство монтажа и сборки изделия. Рабочий объем корпуса расходуется рационально.

По результатам анализа было принято решение разместить модуль внутри корпуса горизонтально

6.3 Разработка конструкции

Любой корпус должен удовлетворять следующим требованиям, которые будем учитывать:

- однозначно определить взаимное расположение всех составных частей изделия;

- иметь жесткую и прочную конструкцию и обеспечивать защиту всех расположенных в нем элементов от механических повреждений, как в процессе эксплуатации, так и при транспортировке изделия;

- конструкция корпуса должна обеспечивать заданный тепловой режим всех элементов устройства;

- его конструкция должна обеспечивать минимально возможную массу и габариты устройства;

- в конструкции корпуса должны быть предусмотрены специальные элементы для крепления проводов;

- обеспечить безопасность человека;

-органы управления и контроля должны быть разработаны и скомплектованы с учетом психологических особенностей человека-оператора;

- конфигурация корпуса должна позволять экономично разместить устройство в помещениях, где он будет эксплуатироваться;

- удовлетворять комплексу технико-экономических требований, которые предъявляются к любому ЭВА;

- удовлетворять требованиям технической эстетики.

6.3.1 Описание компоновки модулей

На оснований анализа возможных вариантов компоновки и учитывая технические требования к конструкций разработан сборочный чертеж устройства, приведенный в графической части дипломного проекта.

При выборе корпуса учитывается размер печатной платы, на которой размещена электрическая схема. Сборочный чертеж корпуса представлен на чертеже КНФУ.411711.002 СБ.

Конструкция ИИС представляет собой герметичный алюминиевый корпус состоящий из двух частей. В нижней части которого, закреплена 4 винтами, плата системы. Аккумулятор питания также закреплен в нижней части с помощью пластины, которая прикручивается 2 винтами. В боковой части сделаны отверстия для установки герметичной вилки для подключения датчиков, а так же отверстие для порта RS-232 и тумблера включения питания.

6.3.2 Применяемые материалы и покрытия

Для защиты поверхностей элементов конструкции и ЭРЭ от климатических факторов используют металлические и неметаллические защитные покрытия. Металлические покрытия наносят горячим способом, гальваническим, диффузионным и т.д. Неметаллические покрытия (лаки, краски, эмаль и т.д.) наносят кистью, напылением окунанием. Вид покрытия выбирают в зависимости от материала детали или сборочной единицы, ее функционального назначения условий эксплуатации.

Для защиты от коррозии корпусов крышек, каркасов резьбовых крепежных соединений и других подобных элементов конструкции из стали, меди, медных сплавов применяют цинковое, кадмиевое, никелевое, хромовое покрытие. При этом покрытие кадмием (толщиной 1-50мкм) применяется для деталей, соединенных друг с другом методами закрутки, гибки, обвальцовки, и используют в условиях влажного климата, так как обладает коррозийной стойкостью. Хромирование (толщиной 0,5-100мкм) и никелирование (5-35мкм) обеспечивают защитно-декоративные свойства поверхности. Цвет кадмиевого осадка серебристо-белый с синеватым отливом, не окисляющийся на воздухе. дополнительно высокая твердость и износостойкость хрома, хорошая жаростойкость позволяет использовать его для изготовления защитных покрытий.

Опираясь на выше сказанное, выбираем корпус из алюминиевого сплава Ал8 ГОСТ 2685-75. для покрытия используем анодное окисление.

6.3.3 Разработка функционального узла на печатной плате, обоснование выбранного метода изготовления ПП, варианты установок ЭРЭ на ПП

При разработке конструкции печатной платы в данном проекте решались вопросы о ее конструктивно технологическом исполнении, классе точно, выборе внешних соединителей, методе изготовления, материале, был проведен ряд конструктивных расчетов. Для разработки конструкции функционального узла была выбрана печатная плата ИИС. Особенностью разработки конструкции данной системы является необходимость на небольшом пространстве платы разместить несколько микросхем СБИС по конструктивно-технологическому исполнению печатные платы подразделяют на односторонние двусторонние, многослойные, гибкие, проводные, с основанием из слоистого диэлектрика, керамики, металлического листа. Наибольшее распространение из них получили первые два типа с основанием из слоистого диэлектрика. В данном случае, чтобы обеспечить все необходимые электрические соединения представляется наиболее рациональным использовать двустороннюю печатную плату с металлизированными переходными отверстиями. Подобные платы характеризуются достаточно высокими коммутационными свойствами, возможностью обеспечить высокие требования к точности выполнения проводящего рисунка, использованием объемных металлических элементов конструкции(арматура переходов по ГОСТ 22318-77, отрезки проволоки, припой, выводы элементов) для соединения элементов проводящего рисунка, расположенных на противоположных сторонах платы, повышенной прочностью соединения выводов навесных элементов с проводящим рисунком платы невысокой стоимостью конструкции.

В соответствии с ГОСТ 23751-86 для печатных плат установлены пять классов точности рисунка, от которого зависит коммутационная способность платы, сложность и трудоемкость технологического процесса. Из пяти классов точности рисунка, устанавливаемых стандартом, для данной печатной платы вполне достаточен второй класс точности.

Из методов изготовления печатных плат, предусмотренных ГОСТ 24322-80 «Платы печатные». Требования к последовательности выполнения типовых технологических процессов» , для обеспечения разрешающей способности, соответствующей выбранному классу точности, печатной платы предполагается изготавливать комбинированным позитивным методом, т.к. этот способ обладает достаточно высокой разрешающей способностью и рекомендуется для изготовления двусторонних ПП с металлизацией отверстий.

В качестве основания печатной платы используются слоистые диэлектрики на основе бумаги (гетинаксы) и на основе стеклоткани (стеклотексталиты). Выбор материала определяется его электроизоляционными свойствами, механической прочностью, обрабатываемостью, стабильностью параметров, себестоимостью. Стеклотекстолит превосходит гетинакс практически по всем показателям, но стоимость его несколько выше. Однако в данном устройстве представляется вполне целесообразным использование диэлектрика на основе стеклоткани, например стеклотекстолита фольгированного СФ2-35-1,5 ГОСТ 10316-78.

В связи с тем что трассировка данной печатной платы достаточно сложна, то рекомендуемыми типами ЭРЭ являются печатные микросхемы, резисторы и конденсаторы. Соответственно при изготовлении платы требуется учитывать тот факт, что почти все элементы устанавливаются по методам VIa и VIб, за исключением, резонаторов и кнопки, которые устанавливаются по методу IIв.

6.3.4 Вопросы упаковки, хранения и транспортировки

Представители заказчика должны убедиться в наличии пломб в местах предусмотренных сбоечным чертежом КНФУ 411711.002 СБ.

Транспортная упаковка и условия хранении должны обеспечить сохранность изделия при транспортировке и хранении и выполняться по соответствующим стандартам, отраслевым нормам и инструкциям. Упаковка для транспортирования и хранения в зависимости от размеров изделия и количества их в партии может выполняться поштучно или группами по несколько штук в транспортные (тарные) ящики, принятые на предприятии-изготовителе конструкции или контейнеры.

Упаковка должна проводиться по ГОСТВ20.39,308-76 со следующими дополнениями:

- наружные неокрашенные поверхности покрыть слоем технического вазелина, свободного от кислот;

- каждое изделие, подготовленное к упаковке, помещают в картонную коробку с заполнением пространства между стенками изделия и коробки прокладками из гофрированного картона ГОСТ 7376-89 или другого прокладочного материала;

-при упаковывании устройства в полиэтиленовый чехол на видном месте под чехлом помещают этикетку с надписью "Не вскрывать до применения или переконсервации" с указанием даты консервации или переконсервации;

- в каждый тарный ящик должен быть вложен упаковочный лист, составленный по форме, принятой на предприятии-изготовителе и согласованный с представителем заказчика. Упаковочный лист и сопровождающая документация должны находиться в пакете из полиэтиленовой пленки ГОСТ 10354-82 с последующей герметизацией швов пакета;

- коробки и упаковочные ящики, если это предусмотрено, обертывают влагостойкой бумагой или укладывают в чехол, изготовленный из полиэтиленовой пленки марки Т или Н толщиной 0,2 мм ГОСТ10354-82, и обвязывают шпагатом;

- после этого картонные коробки или укладочные ящики с изделием размещают в транспортном ящике;

-перед помещением в транспортный ящик швы картонной коробки заклеивают оберточной бумагой или клеевой лентой;

- транспортные ящики после крепления стальной лентой или проволокой пломбирую.

4. Транспортирование устройства разрешается производить в таре предприятия изготовителя, с учетом предупредительной маркировки, любым видом транспорта, в закрытых транспортных средствах без ограничения расстояния, скорости движения и количества взлетов и посадок.

5 Транспортные ящики с прибором должны быть закреплены на транспортных средствах таким образом, чтобы исключить их возможность перемещения и соударения.

6. Изделие должно храниться в складских помещениях, защищенных от воздействия атмосферных осадков, на стеллажах или в упаковке при отсутствии в воздухе паров кислот, щелочей и других агрессивных сред.

7.В складских помещениях должна обеспечиваться температура в пределах от 5 до 40°<С в относительной влажности не более 80% при температуре не Более 25 Со

При введении изделия в эксплуатацию вазелин следует удалить при помощи обтирочного материала.

7. Технологическая часть

Технологическая подготовка производства (ТПП) представляет собой совокупность мероприятий, обеспечивающих готовность предприятия к выпуску изделия. Под полной технологической готовностью понимается наличие на предприятии всей конструкторской и технологической документации и средств технологического оснащения, необходимых для осуществления заданного объема выпуска продукции с установленными технико-экономическими показателями.

Организация и управление технологической подготовкой производства осуществляется в соответствия с Единой системой технологической подготовки производства (ЕСТГШ), предусматривающей широкое применение прогрессивных типовых технологических процессов, стандартной технологической оснастки и оборудования, средств механизации и автоматизации производственных процессов, инженерно-технических и управленческих работ.

Основное назначение ЕСТГШ заключается в решении задач обеспечения технологичности конструкции изделия; разработки технологических процессов; проектирования и изготовления средств технологического оснащения, организации и управления процессом ТПП.

7.1 Конструкторско-технологический анализ изделия

Под технологичностью конструкции изделия (ГОСТ 18831-73) понимают совокупность свойств конструкции изделия, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте по сравнению с соответствующими показателями однотипных конструкций того же назначения при обеспечении установленных значений показателей качества и принятых условиях изготовления, эксплуатации и ремонта.

Анализ технологически целесообразнее проводить на этапе проектирования и конструирования изделия. Технологичность обеспечивается в том случае, если соблюдаются все технические и эксплуатационные требования, производится анализ возможностей завода - изготовителя, а так же четко оцениваются все требования. Различают производственную и эксплуатационную технологичность. Производственная технологичность конструкции изделия проявляется в сокращении затрат средств и времени на конструкторско-технологическую подготовку производства и процессы изготовления, включая контроль и испытания; эксплуатационная технологичность - в сокращении затрат времени и средств на техническое обслуживание и ремонт изделия.

Конструкция детали должна отвечать следующим требованиям: состоять из стандартных и унифицированных элементов, изготовляться из стандартных изготовок, иметь оптимальные точность и шероховатость поверхностей, обеспечивать возможность применения стандартных и типовых процессов ее изготовления, а также возможность одновременного изготовления нескольких деталей и применения наиболее прогрессивных процессов формообразования: литья под давлением, литья по выплавляемым моделям, прессования пластмасс, металлокерамики, холодной штамповки.

Анализируя данные по выбору используемых материалов, методов их обработки делаем вывод, что в условиях мелкосерийного производства можно изготовление данного устройства.

Благодаря удачному расположению составных частей устройства ИИС обеспечивается высокая ремонтопригодность. Электрический монтаж узлов ведется согласно КНФУ.411711.002 ЭЗ проводом МГШВ-0,14 ТУ16-505-185-71. Крепление функциональных устройств, производится четырьмя винтами.

Таким образом, разрабатываемое изделие является технологичным с точки рения производственной, эксплуатационной и ремонтной технологичности.

7.2 Расчет технологичности конструкции

Оценку технологичности конструкции электронного блока рассчитываем методом частотных количественных показателей технологичности. Исходные данные для расчета технологичности получены из спецификации и перечня элементов.

Таблица 1. Исходные данные для расчета технологичности

Общее количество микросхем и микросборок в изделии - HMC	8
Общее количество ЭРЭ в изделии - НЭРЭ	50
Количество электромонтажных соединений, которые могут осуществляться механизированными или автоматизированными способами - НА.М.	150
Общее количество электромонтажных соединений - НМ	169
Количество ЭРЭ подготовка которых может осуществляться механизированными или автоматизированными способами - НМ.П.ЭРЭ.	36
Количество операций настройки и контроля, которые могут осуществляться механизированными или автоматизированными способами - НМ.К.Н.	0
Общее количество операций настройки и контроля - НК.Н.	5
Количество типоразмеров ЭРЭ - НТ.ЭРЭ.	17
Количество типоразмеров оригинальных ЭРЭ - НТ.ОР.ЭРЭ.	0
Количество деталей изготавливаемых с применением прогрессивных методов формообразования - ДПР	0
Общее количество деталей - Д	50

Данное устройство относится к классу ”Э” (электронные изделия), так как в устройстве использован цифровой принцип обработки сигналов.

Таблица 2. Весовые коэффициенты

Класс		Показатели технологичности	?i
Э	1	Коэффициент использования микросхем и микросборок, КИС.МС	1
	2	Коэффициент автоматизации и механизации монтажа, КАМ	1
	3	Коэффициент автоматизации и механизации подготовки ЭРЭ к монтажу, КМП.ЭРЭ	0,75
	4	Коэффициент автоматизации и механизации операции контроля и настройки, КМ.К.П.	0,5
	5	Коэффициент повторяемости ЭРЭ, КПОВ.ЭРЭ	0,31
	6	Коэффициент применяемости ЭРЭ, КП.ЭРЭ	0,19
	7	Коэффициент прогрессивности формообразования, КФ	0,11

Рассчитываем относительные показатели по данным, приведенным в таблице 3.

1) Коэффициент использования микросхем и микросборок в блоке:

2) Коэффициент автоматизации и механизации монтажа:

3) Коэффициент механизации подготовки ЭРЭ:

4) Коэффициент механизации контроля и настройки:

5) Коэффициент повторяемости ЭРЭ:

6) Коэффициент применяемости ЭРЭ:



7) Коэффициент прогрессивности формообразования:

8) Комплексный показатель технологичности

9)

где - весовая функция, выбирается из таблицы 3.

Нормативы комплексных показателей технологичности конструкций блоков класса «Э» (Таблица 3):

Таблица 3. Нормативы комплексных показателей

Тип блока	Комплексный показатель
Электронный блок	Опытный образец	Установочная серия	Серийное производство
	0,4-0,7	0,45-0,75	0,5-0,8

Так как К = 0,52 входит в диапазон нормативных комплексных показателей технологичности Кн = 0,45…0,75 для установочной серии производства электронного изделия, то конструкция на технологичность на данном этапе проектирования отработана.

7.3 Разработка технологического процесса сборки и монтажа устройства

Технологическим процессом сборки называется совокупность операций, в результате которых детали соединяются в сборочные единицы, а сборочные единицы - в изделие. Изделием называется любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии. Изделия основного производства предназначены для поставки, а вспомогательного производства только для собственных нужд.

Правильно разработанный технологический процесс должен обеспечить выполнение всех требований, указанных в рабочих чертежах и технических условиях, высокую производительность и высокие экономические показатели.

Проектирование технологического процесса значительно упрощается, если проанализирована структура конструкции, ее конструктивно технологические особенности, варианты организации процесса сборки. Для этого составляют технологические схемы сборки. Эти схемы дают возможность определить взаимную связь между деталями и сборочными единицами конструкции. Построение таких схем практически представляет собой разработку проекта технологического процесса, при этом руководствуются следующими рекомендациями:

- схемы строят независимо от объема выпуска РЭА;

- сборочные единицы схем образуются независимо от условий сборки, контроля, хранения и транспортировки;

- первая ступень сборочного состава не является сборочной единицей (под сборочной единицей здесь понимается изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии - изготовителе);

- минимально количество деталей, необходимых для образования сборочной единицы равно двум;

- при присоединении к сборочной единице данной степени сборки одной детали образуется сборочная единица высшей ступени;

- каждая высшая ступень не может быть образована без наличия предыдущей ступени.

7.3.1 Разработка схемы сборочного состава

Сборка является заключительным этапом в процессе изготовления. Как правило, этот процесс составляет 50 % от общего процесса изготовления. Это связано с тем, что современные конструкции имеют сложную структуру, а так же имеется большое количество связей.

В техпроцесс сборки входят следующие процессы:

- механический монтаж, он включает в себя сборку неразъемных соединений, таких как соединение деталей с шасси, корпусом. Как правило,

такие операции выполняются путем склеивания, развальцовки, сварки и т.д. Так же на данном этапе производится контроль за правильностью монтажа и отсутствием механических повреждений у деталей.

- выполнение электрических соединений подразумевает под собой заготовительную операцию (подготовку проводов, жгутов, выводов РЭА и т.п.), установка навесных элементов, электрическое соединение различных

блоков и схем (узлов), с последующим контролем правильности межузловых и электрических соединений.

- общая сборка является заключительным этапом в техпроцессе сборки. На данном этапе ведется сборка шасси в кожух, производятся регулировочные и отладочные мероприятия.

Согласно ГОСТ 2.101-68 разобьем изделие на детали, сборочные единицы и узлы, введя характеристики сборки, строим схему сборочного состава веерного типа.

Описание схемы сборочного состава веерного типа (см. приложение).

Нулевой уровень сборки образуют следующие детали:

Основание (КНФУ.732001.931);

Кнопка (КНФУ.734001.931);

Крышка (КНФУ.732001.931);

Первый уровень образует покупные изделия и сборочные единицы:

Модуль (КНФУ. 468411.931);

Второй уровень схемы образует сборочную единицу, состоящий из: основания (КНФУ.732001.931); кнопки (КНФУ.734001.931); модуля (КНФУ. 468411.931).

Окончательная сборка осуществляется из сборок второго СБ-1 и крышки (КНФУ.732001.931);

Чтобы показать последовательность выполнения операции, разрабатываем схему сборочного состава с базовой деталью (см. приложение).

В качестве базовой деталью принимаем основание (КНФУ.732001.931), к которому крепятся остальные детали и сборочные единицы.

Разработанная схема сборки позволяет проанализировать технологический процесс с учетом технико-экономических показателей и выбрать оптимальный как с техники, так и с организационной точек зрения.

7.3.2 Расчленение операции на переходы

Нормирование сборочных работ производим на основании технологических документов и нормативов времени.

Разбивка операции на переходы и их нормирование с расчетом штучного времени для каждой операции произведены в таблице 4

Таблица 4

№	Наименование операции	Вид выполняемой операции	Оборудование, инструменты	Время, мин
1	Установка тумблера	Взять тумблер, совместить с отверстием в панели и закрутить гайку	Верстак	1
		Оперативное время Топ, мин		1
		Штучное время, Тшт, мин		1,5
	Установка вилки для датчиков
2	Монтажная	1. Подготовка проводов	Верстак, бокорезы	0,5
		2. Нанести флюс	Верстак, кисть№2	0,3
		3. Пайка	Верстак, паяльник	2,45
		4. Промывка мест паек	Верстак	1,25
		Оперативное время Топ, мин		4,5
		Штучное время, Тшт, мин		5
3	Установка модуля	Взять модуль и установить в основания	Верстак	0,05
		Оперативное время Топ, мин		0,05
		Штучное время, Тшт, мин		0,1
4	Сборка изделия	Взять крышку установить в паз основания, закрепить 4 винтами	Верстак, отвертка	0,25
		Оперативное время Топ, мин		0,25
		Штучное время, Тшт, мин		0,33

Итоговое штучное время Тшт=5,53 мин., среднее штучное время Тср.шт.=7,33 мин.

Определяем так выпуска:

ТВ=

где Fд - действительный годовой фонд времени работы станка или рабочего места (при 8 часовом рабочем дне, 40 часов в неделю Fд=2018 час);

N - годовая программа выпуска изделия, шт. (N=1000 шт.).

Определяем коэффициент закрепления операции:

Кзо=

Значение коэффициента закрепления операции соответствует крупносерийному типу производства 1<Кзо<10).

Запуск конвейера на производство блока управления двигателем будем производить каждый день, чтобы уложиться в годовой план выпуска, необходимо за произвести следующие количество приборов:

Nэ = 44

7.4 Разработка конструкции технологического приспособления

Круг работ, связанных с изготовлением элементов, узлов, блоков и комплексов радиоаппаратуры включает в себя ряд операций, таких как подготовительно-заготовительные операции, сборку, электрический монтаж, контроль сборочно-монтажных работ и т.п., от точности, надежности и производительности которых зависит эффективность радио-изделий. Для обеспечения эффективности производства необходимо осуществлять строгий контроль параметров пайки на соответствие нормам технических условий (ТУ) и ходе процесса и применять высокопроизводительное оборудование и инструмент. Применение стандартной измерительной аппаратуры для контроля параметров в ходе процесса по ряду различных причин часто бывает нецелесообразным. В связи с этим в условиях серийного массового производства возникает потребность в создании и применении на ряде операций типового процесса изготовления аппаратуры так называемой специальной технологической оснастки».

Специальная технологическая оснастка представляет собой приспособление, прибор (группу приборов), специально спроектированных и изготовленных для обеспечения конкретного технологического процесса изготовления, контроля или регулировки того или иного изделия. Основные задачи, решаемые с помощью специальной оснастки при производстве радио-изделий изделий, заключается в повышении производительности технологических операций, снижении затрат и квалификации рабочих на этих операциях, повышению точности и надежности сборочно-монтажных и регулировочных работ.

8. Экономическая часть

8.1 Расчёт себестоимости изготовления электронного блока для мониторинга тепловых полей растений

Целью данного раздела дипломного проекта является определение себестоимости проектируемого изделия. Производство ИИС мониторинга тепловых полей растений является разумным лишь в случае относительно невысокой цены устройства, минимизация затрат на производство должна быть одним из важнейших факторов на всех стадиях разработки конструкции блока. Конструкция измерительной системы была приведена к наиболее простому и технологическому виду. Относительно небольшое количество деталей, применение стандартных процессов и оборудования, простота сборочно-монтажных и регулировочных работ - вот те пути по которым происходит сокращение затрат на производство блока.

Наиболее простым и приемлемым для определения себестоимости приборов на ранних стадиях проектирования является метод удельных весовых затрат основанный на сопоставлении разрабатываемых изделий с их аналогами, обладающими одинаковыми конструктивно-технологическими и эксплуатационными признаками. При этом предполагается, что структура себестоимости сравниваемых изделий в известных пределах сохраняется.

Зная удельный вес соответствующих статей в калькуляции прибора - аналога и рассчитав хотя бы одну из прямых статей затрат проектируемого блока, можно определить его себестоимость. Для изделий приборостроения в качестве расчётной целесообразно принимать статью "Комплектующие изделия и полуфабрикаты". Удельный вес данной прямой статьи в себестоимости приборов, как правило, наибольший, что позволяет получить довольно точный результат при расчёте стоимости разработки. Затраты по этой статье определяются по спецификации к электрической схеме и прейскурантам оптовых цен уже на стадии эскизного проектирования.

Определим затраты по статье «Комплектующие изделия и покупные полуфабрикаты». В дипломном проекте цены на материалы и комплектующие изделия приняты по состоянию на 20 марта 2010г и сведены в таблицу 13

Укрупненный расчет себестоимости электронного блока для мониторинга потенциальных полей растений Таблица 5

№ ст.	Наименование	Цена, руб.	Кол-во, шт.	Стоимость, руб.
1	Микроконтроллер Atmega128	200	1	200
2	ОЗУ 62256	92	1	92
3	Регистр 74ACT573	36	1	36
4	Мультиплексор CD4053	16	1	16
5	Интерфейс RS-232 ADM3202	35	1	35
6	Flash память AT45DB321B	180	1	180
7	Стабилизатор напряжения +5В LM317	17	1	17
8	Стабилизатор напряжения +3В ADP3308	60	1	60
9	Кнопка 0643HIM-130G	4,90	1	4,90
10	Пьезоэлемент HC-49S	9,40	1	9,40
11	Пьезоэлемент РК206	9	1	9
12	Светодиод L-132XHD	3,90	3	11,7
13	Дроссель CM453232-680KL	12	1	12
14	Разъем DRB-9FA	20	1	20
15	Разъем PWL- 2	1,70	1	1,70
16	Разъем IDC-10MS(BH-10)	3,80	2	7,60
17	Разъем PLS-10	6,30	1	6,30
18	Резистор 0.125Вт, 0805, (5%), 1 кОм	0,48	1	0,48
19	Резистор 0.125Вт, 0805, (5%), 82 Ом	0,48	1	0,48
20	Резистор 0.125Вт, 0805, (5%), 240 Ом	0,48	1	0,48
21	Резистор 0.125Вт, 0805, (5%), 100 Ом	0,48	4	1,92
22	Резистор 0.125Вт, 0805, (5%), 2 кОм	0,48	1	0,48
23	Резистор 0.125Вт, 0805, (5%), 22 кОм	0,48	2	0,96
24	Резистор 0.125Вт, 0805, (5%), 10 кОм	0,48	1	0,48
25	Конденсатор 0.1 мкФ, 0805	0,50	14	7
26	Конденсатор К50-29 220 мкФх16В	9,70	1	9,70
27	Конденсатор 100 пФ, 0805	0,60	1	0,60
28	Конденсатор 22 пФ, 0805	0,60	2	1,20
29	Конденсатор 0.47 мкФ, 0805	1,20	1	1,20
30	Аккумулятор	1058	1	1058
31	Датчики температурный ES1B omron	300	8	2400
32	Печатная плата	38	1	38
33	Линия связи (Кабель)	2 руб./м	8	16
34	Корпус	257,33	1	257,33
Итого:	4514,91

Далее производиться расчет себестоимости электронного блока для мониторинга потенциальных полей растений по методике предложенной В.А. Шульминым и Т.С. Усыниной.

(1)

где Cк - затраты по данной статье, р.;

Ук - удельный вес данной статьи в себестоимости аналогичных изделий, %.

Для измерительной техники Ук = 44%

Затраты по другим статьям рассчитываются по формулам:

по статье «Сырье и основные материалы»

(2)

где УМ - удельный вес затрат на сырье и основные материалы в полной себестоимости прибора-аналога, %;

Ук - удельный вес затрат на комплектующие изделия и покупные полуфабрикаты в полной себестоимости прибора-аналога, %.

по статье «основная заработная плата производственных рабочих»

(3)

где УЗП - удельный вес затрат по статье «Основная заработная плата производственных рабочих» в полной себестоимости прибора-аналога.

величина косвенных расходов (цеховых, общезаводских, внепроизводственных)

(4)

где Укр - удельный вес косвенных расходов в полной себестоимости прибора-аналога.

полная себестоимость изделия

(5)

Используя данные таблицы 5 и выше перечисленные формулы получим значения затрат по основным статьям. Полученные значения сведем в таблицу 6.

Таблица 6

Статья калькуляции	Сумма на изделие, р.	Процентный вклад в себестоимость изделия, %
Затраты по статье «Сырье и основные материалы»	615,67	6
Затраты по статье «Основная заработная плата производственных рабочих»	1333,95	13
Затраты на косвенные расходы	3796,62	37
Затраты на комплектующие изделия и покупные полуфабрикаты	4514,91	44
Итого	10261,15	100

С учетом 25% прибыли получаем цену изделия:

Ц = Cп + Пр, (6)

где Ц - цена изделия, руб;

Пр - прибыль в 25 %.

Ц = 10261,15 + 2565,28=12826,43 руб.

При реализации в цену изделия также включается НДС, составляющий в настоящее время 18%.

Конечная цена изделия будет равна 15135,18 руб.

Мероприятия маркетинга.

Мероприятия по продвижению товара на рынок.

В современных условиях рыночных отношений недостаточно произвести хороший товар, определить цену и обеспечить свободный доступ к нему потребителей. Важно предпринять определенные меры по продвижению товара, с одной стороны, чтобы выделить товар среди множества подобных ему на рынке, а с другой - чтобы создать образ товара путем формирования благоприятной информации о нем относительно конкурентов. Таким образом, мероприятия по продвижению товара на рынок способствуют стимулированию спроса на данный товар.

Для проведения мероприятий по продвижению товара необходимо представлять себе тот сегмент рынка, на который они будут ориентированы. Рыночный сегмент - это группа потребителей, характеризующаяся однотипной реакцией на предлагаемый продукт и на набор маркетинговых стимулов. Сегмент рынка обычно выделяется по географическим, демографическим, социально-экономическим, психографическим и другим признакам. В данном случае рыночный сегмент, на который будут ориентированы маркетинговые мероприятия, объединяет людей, занимающихся исследованием растений (например, биологов, экологов, ученых). По демографическому признаку это люди средних лет, имеющие высшее образование.

Таким образом, среди множества видов маркетинговых мероприятий применительно к выделенному рыночному сегменту наиболее выгодными будут реклама и стимулирование сбыта.

Анализ внутреннего рынка потенциометров (аналогов разрабатываемого в данном исследовании электронного блока) показал, что их выбор достаточно ограничен. Сравнительная оценка выявленных аналогов была проведена в первом разделе экономической части работы. Это свидетельствует в пользу того, что разрабатываемый электронный блок для мониторинга потенциальных полей растений будет иметь спрос на внутреннем рынке и что имеет смысл проводить маркетинговые мероприятия по продвижению товара.

В качестве рекламной кампании для рассматриваемого продукта предлагается использовать печатную рекламу и рекламу в Интернете. Это объясняется тем, что данные виды рекламы гораздо дешевле роликов на телевидении или радио. С другой стороны, особенности целевой аудитории, на которую направлена рекламная кампания (ученые, биологи, экологи), говорят о том, что наиболее выгодным будет разместить рекламные сообщения в специализированных журналах (например: “Экология и жизнь”, “Химическая и биологическая безопасность”) или сайтах Интернета. Вариант рекламного сообщения представлен на плакате в графической части.



Рисунок 8 - Реклама электронного блока для мониторинга тепловых полей растений.

Под стимулированием сбыта понимаются краткосрочные поощрительные меры, способствующие продаже или сбыту продукции и услуг. В качестве мер по стимулированию сбыта применительно к нашей продукции можно использовать следующие:

- предоставлять образцы для испытаний;

- возвращение части цены или предоставление скидки первым покупателям;

- демонстрация видеороликов, указывающих на преимущества данного образца перед аналогами (например, простота в использовании).

Разработка ценовой политики.

Говоря о маркетинговых мероприятиях по продвижению товара на рынок, необходимо также выбрать соответствующую ценовую стратегию, которая будет способствовать спросу на данный товар, поддерживать его конкурентоспособность среди аналогов. Существует три основных вида ценовых стратегий: стратегия высоких цен, стратегия низких цен и стратегия дифференцированных цен.

Стратегия высоких цен предусматривает продажу нового товара по первоначально высоким ценам, значительно превышающим себестоимость, а затем постепенное их снижение.

При использовании стратегии низких цен фирма первоначально продает товары по низким ценам с целью стимулировать спрос, одержать победу в конкурентной борьбе, вытеснить конкурирующие товары с рынка и завоевать массовый рынок и существенную рыночную долю, а затем повышает цены на свои товары.

Стратегия дифференцированных цен применяется в том случае, когда компании устанавливают определенную шкалу возможных скидок и надбавок к среднему уровню цен для различных рынков, их сегментов и покупателей с учетом разновидностей покупателей, расположения рынка и его характеристик, времени покупки, вариантов товара и их модификации.

Применительно к разрабатываемому в данном исследовании электронному блоку для мониторинга потенциальных полей растений предлагается использовать стратегию дифференцированных цен, так как в этом случае есть возможность применять специальную систему скидок в зависимости от сегмента рынка и разновидности покупателей. Например, имеет смысл предлагать прогрессивную скидку, т.е. скидку, предоставляемую покупателю за количество приобретаемого товара, университетам, научным лабораториям, которые покупают сразу несколько образцов данного электронного блока.

Виды эффектов от внедрения новшества.

Проведение технико-экономического анализа требует выбора и расчета ряда экономических показателей, позволяющих дать комплексную оценку нового продукта. Рассмотрению этих показателей должна предшествовать формулировка основных понятий экономической эффективности. Применительно к экономике под эффектом понимается совокупность результатов, получаемых от реализации определенных научно-технических или организационно-экономических решений. В зависимости от целей и характера создаваемого продукта могут быть получены различные виды эффектов. Каждый вид эффекта имеет свои особенности и требует своих методов обработки количественных данных. Как правило, при технико-экономическом анализе один вид эффекта выступает в качестве основного, остальные - в качестве сопутствующих. Различают следующие виды эффектов: научный, технический, организационный, экономический, социальный, экологический и политический.

Использование в конструкции разрабатываемого электронного блока новой аппаратуры ведет к улучшению технико-эксплуатационных параметров технического средства, что создает технический эффект от внедрения новшества.

Вместе с тем, данное устройство, являясь передвижным необслуживаемым комплексом, не требует специальной подготовки обслуживающего персонала, тем самым снижает затраты на его обучение и переподготовку. Таким образом, можно говорить об экономическом эффекте.

Однозначно можно сказать, что внедрение данной ИИС для мониторинга тепловых полей в производство будет иметь, технологический эффект, так как данное устройство дает использовать новые возможности

9. Безопасность жизнедеятельности

9.1 Разработка мероприятий по улучшению условий труда

Под рабочим местом понимается зона, оснащенная необходимыми техническими средствами, в которой совершается трудовая деятельность исполнителя или группы исполнителей, совместно выполняющих одну работу или операцию. Под техническими средствами понимается основное и вспомогательное оборудование, инвентарь, тара, технологическая и организационная оснастки, устройства техники безопасности, санитарно-гигиенические, культурно-бытовые, эстетические устройства, необходимые для наиболее экономичного и наиболее производительного выполнения определенных технологических операций. Под организацией рабочего места понимается система мероприятий по оснащению рабочего места средствами и предметами труда и их размещению в определенном порядке. Главным требованием при выборе основного оборудования является обеспечение на данном рабочем месте необходимых комфортных условий труда и производительности труда, поэтому выбираемое оборудование должно отвечать требованиям эргономики, ТБ, психологическим и физиологическим возможностям работающего с учетом его антропогенных показателей. Основанием для рационального оснащения рабочего места вспомогательным оборудованием служит анализ трудовых и технологических процессов, осуществляемых на данном рабочем месте. Важным моментом (при организации рабочего места является определение занимаемой им производственной площади.

9.2 Общие требования по обеспечению вентиляции

Производство радиоэлектронной аппаратуры характеризуется наличием в помещениях и на рабочих местах постоянного шумового фона, генерируемого эксплуатируемым оборудованием, системами кондиционирования и местными приточно-вытяжными вентиляционными системами.

В спектре шума, генерируемого установками кондиционирования воздуха, имеются инфразвуковые составляющие.

Установками кондиционирования воздуха в производственных помещениях, в основном. обеспечивается поддержание температурно-влажностных параметров воздушной среды (температура воздуха составляет 21-26°С, относительная влажность 30-50%), соответствующих гигиеническим нормам для данной категории производства. При сборке интегральных микросхем наряду со стабильностью отмеча...