Разработка конструкции и технология изготовления многофункциональных часов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка конструкции и технологии изготовления многофункциональных часов



Введение

Цель курсового проекта - разработка конструкции и технологии изготовления Многофункциональных часов.

Исходные данные для разработки: задание на курсовое проектирование, принципиальная схема и перечень элементов, разработанные при выполнении курсового проекта по теме «Многофункциональные часы» выполненной студентом группы ОВ-0901 Никитиным Павлом по учебной дисциплине «Микропроцессоры и микропроцессорные системы».

Задачами курсового проекта являются:

1. Разработка конструкции печатного узла;

2. Разработка технологического процесса изготовления печатного узла;

3. Выполнение расчетов конструктивных элементов печатного монтажа, надежности, и расчета на воздействие вибрационных и ударных нагрузок;

Проектирование печатной платы было выполнено двумя методами:

1 традиционным (без использования систем автоматизированного проектирования);

- разработан сборочный чертеж (формат А2);

- чертеж печатной платы детали (формат А2)

2 с использованием системы автоматизированного проектирования печатных плат.

часы технологический печатный ударный



1. Техническое задание

Наименование, назначение, основание для разработки.

Многофункциональные часы (блок управления) предназначен для показания времени и температуры.

Разработка блока управления производится на основании технического задания на курсовое проектирование по учебной дисциплине "Микропроцессоры и микропроцессорные системы".

Основного блока:

- микроконтроллер PIC16F84A

- датчик температуры DS1820

- ЖК-дисплей

- стабилизатор напряжения

- 7 резисторов

- 3 ключа

- 4 конденсатора

схема коммутации и датчика (помещенный на улице):

датчик температуры DS1820

Технические требования

Разрабатываемая система должна работать в следующих режимах:

1. Измерение температуры в доме.

2. Измерение температуры на улице.

3. Вывод времени в 24-х часовом формате.

Индикация:

1.Измерение температуры в доме.

2..Измерение температуры на улице.

3.Вывод времени в 24-х часовом формате.

Нормальные условия эксплуатации многофункциональных часов.

Предлагаемое устройство должно измерять температуру в двух точках и индицировать ее на 16-разрядном ЖК-дисплее вместе с показаниями часов. Датчиком температуры в устройстве служит микросхема DS1820, которая измеряет температуру в диапазоне -55...+125°С.

Датчик температуры DD1 предназначен для измерения температуры на улице, a DD2 -- в доме.

Потребляемый термометром ток при 5 В составляет 3 мА.

В интервале -10...+85°С изготовитель гарантирует погрешность ±0,5°С. Данное устройство обеспечивает указанную точность в диапазоне -10...+85°С.

Порядок испытаний и приёмки, опытных образцов

Для проверки качества изделия опытный образец должен подвергаться приёмо-сдаточным, типовым и заводским (приёмочным) испытаниям.

Приёмочные испытания проводятся по специальной программе и методике испытаний.

Результаты испытаний оформляются актом и утверждаются в установленном порядке.

Механическая прочность.

Блок управления без нарушения работоспособности должен выдерживать кратковременные (3-5 с) статические вертикальные нагрузки на корпус до 0,25 кг/см² при суммарной нагрузке до 80 кг.

Блок управления при транспортировке в упаковке фирмы-изготовителя должен выдерживать предельные нагрузки: с пиковым ударным ускорением не более 147 м/с², при длительности действия ударного ускорения 5-10 мс.

Требования по надежности

Срок службы блока управления должен быть не менее 12 лет.

Конструкция блока управления должна обеспечивать возможность ремонта и модернизации в течение срока службы.

Срок сохраняемости блока управления до ввода его в эксплуатацию не менее 12 месяцев с момента выпуска.

Среднее время наработки на отказ не менее 100000 часов.

Среднее время восстановления работоспособности при аппаратных повреждениях не более 5 часов.

Конструктивные требования

Конструкция блока управления должна обеспечить легкий доступ к комплектующим изделиям для обеспечения удобства сборки и ремонта.

Блок коммутации подключается к разъему и состоит из двух электронных ключей, первый из которых предназначен для управления нагревателем, второй ключ, управляет двигателем исполнительного механизма.

Выносной датчик температуры должен подключается через интерфейс 1-Wire.

Режимы работы системы

Устройство предназначено для измерения температуры как в домашних условиях, так и на улице. В домашних условиях устройство может быть использовано, например, для измерения температуры в общей камере холодильника и его морозильном отделении или температуры процессора компьютера и в корпусе. Термометр-часы можно использовать для измерения температуры в салоне автомобиля и на улице для предупреждения о возможности возникновения гололеда или измерения температуры двигателя и охлаждающей жидкости. Короче, устройство можно использовать везде, где необходимо измерение температур в двух точках и индикация результата. Далее для краткости вместо выражения “термометр для измерения температуры в доме и на улице”, будем писать просто режим “дом--улица” и т. п.

Режим установки системы

· кнопкой “Режим” выбирают один из режимов индикации: “улица -- часы”, “дом -- часы”, “дом -- улица”, “часы -- установка”;

· кнопкой “Разряд” выбирают необходимый разряд установки часов. Под выбранным разрядом мигает курсор (черточка);

· кнопкой “Установка” добавляют единицу в выбранный разряд.

Пока кнопка нажата, установки не выполняются. Кнопки “Разряд” и “Установка” работают только при становке часов.

После подачи напряжения на индикаторе слева высвечивается температура на улице, а справа -- показания часов

Этапы разработки и комплект конструкторской и технологической документации.

Комплект конструкторской и технологической документации:

Третий курс:

Техническое задание;

Техническое предложение - пояснительная записка;

Программа работы микроконтроллера;

Схема электрическая принципиальная;

Перечень элементов.

Четвертый курс:

Конструктивные расчеты;

Спецификация и сборочный чертеж блока;

Рабочий чертеж печатной платы;

Разработка Технологического процесса изготовления блока;

Разработка Технологического процесса печатной платы;



2. Анализ технического задания

2.1 Определение перечня основных решаемых задач

Целью данного курсового проекта является разработка конструкции печатного блока многофункциональных часов на основе микроконтроллера. Исходными данными для разработки конструкции являются электрическая принципиальная схема и перечень элементов, разработанные в ходе разработке курсового проекта по УД «Микропроцессоры и микропроцессорные системы».

Многофункциональные часы должны сохранять работоспособность при эксплуатации и хранении при следующих значениях температуры и влажности:

верхняя - +40 єС,

нижняя - +1 єС,

перепады температуры - не более 4 єС в час,

влажность до 90% при 30 єС.

Многофункциональные часы должны сохранять работоспособность при транспортировке в упаковке фирмы-изготовителя при следующих значениях температуры и влажности:

верхняя - +60 єС,

нижняя - -40 єС,

влажность от 10 до 92% при 30 єС.

2.2 Виды конструкции

При разработке конструкции рассматривалось несколько вариантов:

1) Блок управления вместе с блоком питания на одной печатной плате.

2) Плюс: меньше меж платных соединений.

Минус: требуется больше места для расположения элементов и проводников.

Высоковольтные и низковольтовые цепи расположены на одной печатной плате.

3) Блок управления и блок питания на разных платах

Плюс: можно использовать покупной блок питания. Сокращаются габариты печатной платы.

Минус: требуется больше меж платных соединений.



3. Описание конструкции

Из двух рассмотренных вариантов для дальнейшей разработки был выбран вариант с отдельным блоком питания.

Выбор типа печатной платы

Печатная плата (ПП) -- изделие, состоящее из плоского изоляционного основания с отверстиями, пазами, вырезами и системой токопроводящих полосок металла (проводников), которое используют для установки и коммутации электрорадиоизделия (ЭРИ) и функциональных узлов.

По ГОСТ 23751--86 предусмотрены следующие основные типы печатных плат.

Односторонняя печатная плата (ОПП) -- ПП, на одной стороне которой выполнены элементы проводящего рисунка. Они просты по конструкции и экономичны в изготовлении. Их применяют для монтажа бытовой радиоаппаратуры, блоков питания и устройств техники связи.

Двусторонняя печатная плата (ДПП) -- ПП, на обеих сторонах которой выполнены элементы проводящего рисунка и все требуемые соединения, в соответствии с электрической принципиальной схемой . Электрическая связь между сторонами осуществляется с помощью металлизированных отверстий. Размещать ЭРИ можно как на одной, так и на двух сторонах ПП. Двусторонние ПП используются в измерительной технике, системах управления, автоматического регулирования и др.

Многослойная печатная плата (МПП) -- ПП, состоящая из чередующихся слоев изоляционного материала с проводящими рисунками на двух или более слоях, между которыми выполнены требуемые соединения. Электрическая связь между проводящими слоями может быть выполнена специальными объемными деталями, печатными элементами или химико-гальванической металлизацией отверстий. Многослойные ПП характеризуются повышенной надежностью и плотностью монтажа, устойчивостью к климатическим и механическим воздействиям, уменьшенными размерами и меньшим числом контактов.

Таблица 1 Наименьшие номинальные значения основных параметров для классов точности ПП

Примечание, t -- наименьшая номинальная ширина проводника; S -- наименьшее номинальное расстояние между проводниками; b -- минимально допустимая ширина контактной площадки; d -- номинальное значение диаметра наименьшего металлизированного отверстия; Н -- толщина ПП; At -- предельное отклонение ширины печатного проводника, контактной площадки, концевого печатного контакта и др.; T_l -- позиционный допуск расположения печатного проводника относительно соседнего элемента проводящего рисунка

На основании вышеизложенного материала мы остановим свой выбор на двухсторонней печатной плате (материал фольгированный стеклотекстолит, 3-й класс точности), шаг координатной сетки 2,54 мм, так как использовалась дюймовое расположение элементов на плате. Плата будет изготовлена методом химического травления (наиболее доступный и дешевый метод).

Схема конструкции двухслойной печатной платы

t - ширина проводника;

b - расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки (поясок);

d - диаметр отверстия;

D - диаметр контактной площадки;

S - расстояние между проводниками;

Q - расстояние от края печатной платы, выреза, паза до элементов проводящего рисунка;

H_п - толщина ПП;

H_м - толщина материала основания ПП;

H_п.с. - суммарная толщина ПП с химическим или гальваническим покрытием



4. Описание элементной базы

Микросхема интегральная Pic16F84A выпускается в корпусах DIP и SOIC, в моём блоке будет использоваться 18-ти контактный DIP корпус. (Приложение А. Рисунок 3,4,5)

Корпуса: 18-ти - Pic16F84A

Рабочие напряжения

2,7 - 5,5 В

4,5 - 5,5 В

Рабочая частота 0 - 4 МГц

Активный ток 3 mA

Резисторы постоянные углеродные С1-4 (R1...R7 0.125Bт,) (Приложение А. Рисунок 6)

Кварцевый резонатор HC-49SM (Приложение А. Рисунок 7)

Кнопки TSS(Приложение А. Рисунок 8)

Конденсаторы К10-17(Приложение А. Рисунок 9)

Индикатор LM041L (Приложение А. Рисунок10)



5 Расчётная часть

5.1 Расчёт конструктивных параметров

5.1.1 Выбор типоразмера печатной платы

Расчет площади элементов производится с учётом минимального расстояния между элементами ( +1мм к ширине элемента), длинна некоторых элементов взята с учётом шага координатной сетки печатной платы (2,54 мм), все данные сведены в таблицу 1.

Таблица 1 Типоразмер печатной платы

Наименование элемента	Длинна	Ширина (диаметр)	Площадь одного элемента	Количество элементов	Общая площадь
Микроконтроллер Pic16F84A	22,9	6,5	148,85	1	148,85
Резисторы 0,125 Вт	11	3,3	36,3	7	254,1
Кварцевый резонатор HC-49SM	12,05	5,65	68,0825	1	68,0825
датчик температуры DS1820	4	4	8	1	9
стабилизатор напряжения ТО-220	10	16	26	1	27
Конденсаторы К10-17	7,8	5,6	43,68	4	174,72
дисплей LM041L(расположен на обратной стороне платы)	87	60	5220	1	5220
Разъёмы	3,4	3	10,2	6	61,2
Кнопки TSS	11	7	18	3	21
Общая площадь всех элементов					5983,9525
Общая площадь печатной платы					12951,858
Длина одной стороны					133,98454

(1)

где: S_s - площадь ПП

S_yi - установочная площадь i-го ЭРИ;

k_sУ - коэффициент, зависящий от назначения и условий эксплуатации аппаратуры (k_sУ = 1-3);

На основании таблицы 1.3 [1 стр. 29] выбираем длинны сторон B= 120, A= 100.

5.1.2 Расчет диаметра монтажных отверстий

Для автоматизации выполнения данного расчета была создана электронная таблица Microsoft Exel (Приложение Б. Рисунок 1),данные сведены в таблицу 2

(2)

(расчет диаметра монтажных отверстий)

Талица 2 Диаметр монтажных отверстий

Наименование элемента	Диаметр вывода	Диаметр монтажных отверстий мм
Микроконтроллер Pic16F84A	0,7	1,1
Резисторы 0,125 Вт	0,8	1,2
Кварцевый резонатор HC-49SM	0,45	0,85
Конденсаторы К10-17	0,8	1,2
Разъёмы	0.5	0,9
Кнопки TSS	0,9	1,4
Дисплей LM041L	0,7	1,1
Датчик температуры DS1820	0,7	1,1

5.1.3 Расчёт диаметра контактных площадок

Для упрощения расчёта были разработаны электронные таблицы Microsoft Exel. (Приложение Б. Рисунок 2)

(3)



Таблица 3 Диаметр контактных площадок

Наименование элементов	d	d в.о	d тр	t в.o	T d	T D	b	t н.о	D
Микроконтроллер Pic16F84A	1.1	0.7	0	0.15	0.15	0.25	0.3	0.15	1.8
Резисторы 0,125 Вт	1.2	0.8	0	0.1	0.08	0.15	0.1	0.1	1.5
Кварцевый резонатор HC-49SM	0.85	0.45	0	0.1	0.08	0.15	0.1	0.1	1.3
Конденсаторы К10-17	1.2	0.8	0	0.1	0.08	0.15	0.1	0.1	1.5
Разъёмы	0.9	0.5	0	0.1	0.08	0.15	0.1	0.1	1.4
Датчик температуры DS1820	1.1	0.7	0	0.1	0.08	0.15	0.1	0.1	1.5
Дисплей LM041L	1.1	0.7	0	0.15	0.15	0.25	0.4	0.16	1.9

5.1.4 Расчет расстояния Q2 от края паза, выреза до элементов проводящего рисунка

= 0,6 (4)

где: q= 0,35 ширина ореола, скола в зависимости от толщины материала основания и класса точности ПП [1 таблица 3.18 стр 110].

k= 0,15 наименьшее расстояние от ореола, скола до соседнего элемента проводящего рисунка ( не менее 0,3 мм для 1-2 го класса точности, 0,15 для 3-4 го класса точности и 0,1 мм для 5 го класса точности)

TD = 0,15 позиционный допуск расположения центров контактных площадок [1 таблица 3.19 стр. 111].

Td = 0,08 позиционный допуск расположения осей отверстий в зависимости от размеров и класса точности ПП [1 таблица 3.20 стр. 111].

tв.о. = 0,05 верхнее предельное отклонение размеров элементов конструкции [1 таблица 1.1 стр. 26].



5.1.5 Расчёт ширины печатных проводников

Ширина печатного проводника зависит от электрических, конструктивных и технологических требований.

Наименьшее номинальное значение ширины печатного проводника t, мм, рассчитывают по следующей формуле [1 стр. 111]:

(5)

где: t_minD - минимально допустимая ширина проводника;

Дt_н.о. - нижнее предельное отклонение размеров отклонения размеров ширины печатного проводника. (Приложение Б. Рисунок 3)

Минимальная ширина проводника по току равна 0,07 мм, но для повышения надёжности целесообразно выбрать ширину 0,25 мм (минимальная ширина для 3-го класса точности).

5.2 Расчёт вибропрочности

Под вибрацией понимают механические колебания элементов конструкции или конструкции в целом. Вибрация характеризуется виброперемещением, виброскоростью и виброускорением. Проводя проработку компоновки ячейки ЭА, конструктор должен обеспечить вибропрочность, виброустойчивость и отсутствие резонанса ЭРИ в рабочем диапазоне частот.

Вибропрочность - способность конструкции выполнять функции и сохранять значения параметров в заданных пределах после воздействия вибраций.

Виброустойчивость - способность конструкции выполнять функции и сохранять значения параметров в заданных пределах во время воздействия вибраций.

Целью расчета является определение действующих на ЭРИ и ПП перегрузок при действии вибраций, а также максимальных перегрузок и проверка этих ЭРИ и ПП на вибропрочность.

В нашем случае диапазон вибраций будет взят из условий ТЗ Гц, виброускорение

Определим частоту собственных колебаний:

551 Гц

где: б = 120 мм - длина пластины

b = 100 мм- ширина пластины

D = 8, 926 - цилиндрическая жесткость

Ка = 30,9- коэффициент, зависящий от способа закрепления сторон пластины

М = 0,0769 кг - масса печатной платы с эри

К_а = 29,9 коэффициент зависящий от закрепления сторон печатной платы

Цилиндрическая жесткость:

(7)

где: E= 3,02*10¹⁰ H/м² - модуль упругости для материала платы

h= 1,5 мм - толщина платы

v= 0,22 - коэффициент Пуассона

Масса печатной платы с ЭРИ (данные сведены в таблицу 3):

М= М_пп + М_эри=0,0909кг

Мпп= p*hab = 2,05*10³*1,5*10^-3*100*10^-3*120*10^-3= 0,04 кг

Где p=2,05*10³ кг/м³ - плотность материала платы

Таблица 3 Масса ЭРИ

Наименование элемента	Количество элементов	Масса одного элемента г.	Масса всех элементов данной группы
микроконтроллер PIC16F84A	1	2	2
Резисторы 0,125 Вт	7	0,5	4
Кварцевый резонатор HC-49SM	1	0,5	0,5
Конденсаторы К10-17	4	1	3
Индикатор LM041L	1	4	4
Разъёмы	6	1	6
Кнопки TSS	3	1	3
Общая масса элементов	20,5

, . (8)

Где: к = 22,37, =1, =, =0,19 - коэффициенты закрепления сторон

Определим коэффициент динамичности:

(9)

Где = 0,01 - коэффициент затухания для стеклотекстолита

n - коэффициент расстройки n= f_max/f₀ = 200/668 = 0,30

Амплитуда вибросмещения основания

Определение виброускорения и вибросмещения эри



Размещено на http://www.allbest.ru/

Где x и y координаты элемента.

Коэффициент передачи по ускорению:

Где K₁(x)= 1,29; K₁(y)= 1,28 - коэффициенты формы колебаний

Определим виброускорение:

a_в(x,y)=a_о(x,y)(x,y), a_в(x,y)=19,6 · 1,2 = 23,5 м/с=23,5 /9,81=2,4g (14)

Определим виброперемещение:

S_в(x,y)=E_0*(x,y) = 1,241·10^-5·1,2 = 1,5·10 (15)

Определение максимального прогиба ПП:

= |1,5·10^-5 - 1,241·10^-5| = 0,26·10^-5м (16)

Допустимый прогиб ПП определяется по формуле

(17)

Допустимый прогиб равен:

S_В.доп = 0,003*75*10^-3=0,000225=2,25*10^-4

Условие выполнения вибропрочности:

д=0,26·10^-5м<2,25*10^-4

Максимальный прогиб меньше допустимого, условие выполнено.

5.3 Расчёт ударопрочности

Ударопрочность - способность конструкции выполнять функции и сохранять значения параметров в заданных пределах после воздействия ударов.

Конструкция ЭА выполняет требования к ударопрочной, если перемещение и ускорение при ударе не превышает допустимых значений.

Исходные данные: масса печатная плата, геометрические размеры печатная плата, характеристики материала печатная плата (плотность материала пп, коэффициент Пуассона ), длительность удара ф =5…10 мс , ускорение a = 100 м/с², частота ударов v = 40...120 мин^-1.

Определение условной частоты ударного импульса:

Определяем условную частоту ударного импульса для наихудшего случая (ф = 5 мс).

щ = р/ ф = 3,14/0,005 = 587,319 с^-1 (18)

Определение коэффициента передачи при ударе

=0,3/0,935=0,32 (19)

v== 0,149 (20)

f₀ = 551 Гц

Определение ударного ускорения

Ударное ускорение рассчитывается по следующей формуле:

а_у= а*К_у =100*0,32=32 м/с²=3,2g

Определение максимального относительного перемещения

Максимальное относительное перемещение определяется так:

=1,8*10^-6

где: K_у - коэффициент передачи при ударе

a - амплитуда ускорения ударного импульса

f₀ - частота собственных колебаний;

Проверка выполнения условий ударопрочность для ЭРИ.

Минимально допустимая ударная перегрузка для ЭРИ

a_доп = 20g

a_доп = 20g> а_у=3,2g

Проверка выполнения условий ударопрочность для ПП с ЭРИ.

Zmax<0,003b

1,8*10^-6<2,25*10^-4

Оба условия выполнены

5.4 Расчет надёжности схемы

Все элементы на плате должны работать.

Данные расчетов сведены в таблицу 4

Интенсивность отказов элементов:

_i= _ika_i

где:_i- номинальная интенсивность отказа I элемента

k- поправочный коэффициент на условия эксплуатации

a_i - поправочный коэффициент нагрузки

Среднее время наработки на отказ

(23)

Таблица 4 Расчёт надёжности схемы



6. Выбор технологического процесса изготовления

Для изготовления элементов проводящего рисунка ПП применяются две технологии: субтрактивная и аддитивная. Субтрактивный процесс -- получение проводящих рисунков путем избирательного травления участков фольги с пробельных мест. Аддитивный процесс -- получение проводящего рисунка путем избирательного осаждения проводникового материала на нефольгированный материал основания.

Двусторонние печатные платы (ДПП) применяют практически во всех видах ЭА. ДПП 1-, 2- и 3-го классов точности изготавливают в мелкосерийном, серийном и крупносерийном производстве, 4- и 5-го -- в серийном, прецизионные -- мелкосерийном производстве. Максимальные габариты ДПП 500x600 мм, минимальный диаметр отверстий -- 0,4 мм. Для прецизионных ДПП применяют материалы с толщиной фольги 5 мкм или нефольгированные диэлектрики. Гибкие ДПП выполняют на гибком тонком фольгированном или нефольгированном основании.

При изготовлении ДПП на нефольгированном основании применяют методы, позволяющие получить ПП по 4-му и 5-му классам точности: электрохимический (полуаддитивный), аддитивный, фотоформирование, тен-тинг-метод, с использованием активирующих паст и др.

Рост степени интеграции микросхем ведет к увеличению выделяемой ими теплоты. Отвод теплоты от таких микросхем в процессе эксплуатации -- сложная конструкторско-технологическая задача. Решить ее можно использованием ПП на металлическом основании. В качестве основания применяют металлические листы из алюминия, стали, титана или меди толщиной 0,1...3,0 мм. Токопроводящие участки ПП получают электрохимическим или аддитивным методами. Основным при этом является необходимость обеспечения надежной электрической изоляции печатных проводников от металлического основания.

К преимуществам этого метода изготовления МПП относятся надежность межслойных соединений, большое число слоев, к недостаткам -- длительный технологический цикл, невозможность использования элементов со штыревыми выводами, высокая стоимость изготовления.

Так как в данном проекте используется двухслойная печатная плата, то для изготовления элементов проводящего рисунка будет применяться метод химического травления -- получение проводящего рисунка путем стравливания проводникового материала на фольгированный материал основания.



7. Разработка технологического процесса изготовления

Исходными данными для разработки технологических процессов являются:

конструкторская документация на изделие (сборочные чертежи, рабочие чертежи, электрические схемы, монтажные схемы);

технические требования на изделие, где указываются дополнительные требования к изделию. Например, необходимость защиты, виды испытаний;

спецификация на входящие в изделие компоненты;

объем выпуска продукции (N)

сроки выпуска (еженедельно, ежемесячно, ежеквартально);

наличие технологического оборудования, оснастки;

справочная, нормативная литература, программы.

Правила разработки техпроцессов определены в рекомендациях Р50-54-93-88. В соответствии с этими правилами разработка ТП состоит из последовательности этапов, набор и характер которых зависит от типа запускаемого в производство изделия, вида ТП, типа производства.

7.1 Маршрутный технологический процесс изготовления печатного узла

Таблица 5 Порядок операций изготовления печатного узла

№	Наименование и содержание операции	Оборудование, производительность
1	Монтажная: установка, приклейка и подпайка контактных площадок	Монтажный стол
2	Монтажная: установка и приклейка резисторов	Монтажный стол
3	Монтажная: установка, приклейка и подпайка реле	Монтажный стол
4	Монтажная: пайка выводов контактной площадки	Квант 50-01 250...300 шт/ч
5	Монтажная: пайка выводов резисторов	Квант 50-01 250...300 шт/ч Монтажный стол
6	Монтажная: пайка выводов реле
7	Контрольная: контроль контактных соединений (визуально)
8	Монтажная: установка, приклейка и подпайка ИМС и транзисторов	Монтажный стол
9	Монтажная: установка, приклейка конденсаторов и кварцевого резонатора	Монтажный стол
10	Монтажная: пайка выводов ИМС	Полуавтомат ПНП-5, 800...1000 штУч
11	Монтажная: пайка выводов конденсаторов	Квант 50-01 250...300 шт/ч
12	Монтажная: пайка выводов транзисторов	Квант 50-01 250...300 шт/ч Монтажный стол
13	Монтажная: пайка выводов кварцевого резонатора	Квант 50-01 250...300 шт/ч Монтажный стол Линия промывки, 150 плат/ч
14	Контрольная: контроль контактных соединений (визуально)
15	Промывка модулей
16	Контрольная: диагностический контроль и разбраковка	Аппаратура контроля логических блоков, цикл -- 2 мин
17	Лакирование модулей	Монтажный стол
18	Сушка модулей	Шкаф сушки

7.2 Маршрутный технологический процесс изготовления печатной платы

Таблица 6 Порядок операций изготовления печатной платы

№	Наименование и содержание операции	Оборудование, производительность
1	Входной контроль диэлектрика	Монтажный стол
2	Резка заготовок	Монтажный стол
3	Сверление базовых отверстий	Монтажный стол
4	Сверление монтажных отверстий	Монтажный стол
5	Подготовка поверхности: подтравливание	Гальваническая ванна
6	Термолиз и предварительное электрохимическое меднение	Гальваническая ванна
7	Подготовка: Подтравливание	Гальваническая ванна
8	Нанесение защитного рельефа: СГ	Гальваническая ванна
9	Электрохимическая металлизация: Гальваническое меднение и нанесение металлорезистора	Гальваническая ванна
10	Удаление защитного рельефа	Монтажный стол
11	Травление с удалением металлорезистора	Гальваническая ванна
12	Нанесение защитной паяльной маски: СГ	Гальваническая ванна
13	Лужение	Монтажный стол
14	Отмывка флюса	Монтажный стол
15	Сверление отверстий и фрезерование по контуру	Монтажный стол
16	Промывка ультразвуковым методом	Монтажный стол
17	Контроль электрических параметров	Монтажный стол

8 Автоматизация проектирования

Система автоматизированного проектирования ПП представляет собой сложный комплекс программ, применяемый для автоматизации проектирования и подготовки производства ПП, начиная с прорисовки электрической принципиальной схемы, размещения ЭРИ, ПМК и других этапов, трассировки соединений и заканчивая выводом на печать конструкторской и технологической документации на ПП и разработкой управляющих файлов для сверлильно-фрезерных станков, фотоплоттеров, фотокоординатографов. Таким образом, САПР ПП представляют собой сквозные системы проектирования.

Общие сведения о системе проектирования DipTrace:

DipTrace - сквозная система разработки электронных устройств на базе печатных плат.

DipTrace, позволяет провести сквозной цикл проектирования, включая:

· Ввод проекта в виде многостраничных принципиальных схем;

· Верификацию принципиальных схем и задание правил проектирования;

· Цифро-аналоговое моделирование;

· Расстановку компонентов в интерактивном режиме;

· Трассировку печатных проводников в интерактивном и автоматическом режимах;

· Верификацию топологии и анализ целостности сигналов;

· Предпроизводственную подготовку печатных плат.

Принципиальная схема может содержать неограниченное количество страниц, иерархическая организация принципиальной схемы может упростить использование повторяющихся фрагментов схемы.

Принципиальную схему можно проверить на соблюдение более чем 50 правил, разбитых на 9 групп. Ошибки помечаются на принципиальной схеме специальными маркерами, что значительно упрощает верификацию схемы.

Интерактивная трассировка выполняется с учетом заложенных правил проектирования, что позволяет «огибать препятствия», а при необходимости «расталкивать» ранее проложенные проводники с возможностью перемещения переходных отверстий.

Автоматическая разводка выполняется в топологическом трассировщике DipTrace, который поставляется как часть DipTrace. DipTrace позволяет создавать собственные стратегии трассировки за счет формирования последовательности выполняемых этапов, а также указания степени минимизации количества переходных отверстий. При желании, можно передать информацию во внешний автотрассировщик DipTrace, где предусмотрен встроенный двунаправленный интерфейс с возможностью формирования DO- файла с помощью специального «мастера».

Верификация топологии выполняется с контролем более 50 правил, сгруппированных в 14 разделов, что позволяет четко проконтролировать их соблюдение. Модуль Signal Integrity служит для проверки спроектированной топологии на наличие перекрестных искажений и отображения результатов в удобном графическом виде. В этом модуле можно рассчитать параметры печатных проводников и провести моделирование отражений от несогласованных нагрузок и, при необходимости, подобрать нужную цепь согласования.

В комплект поставки DipTrace входит CAM-система, поставляемая как часть DipTrace, которая позволяет провести предпроизводственную подготовку печатной платы: проверить топологию на технологичность (18 различных анализов с возможностью исправления), подготовить многоместные шаблоны и передать информацию на производство в виде управляющих файлов для фотоплоттеров, сверлильных и фрезерных станков.

Кроме того, можно передать информацию в системы трехмерного проектирования для разработки корпуса устройства или компоновки нескольких печатных плат. Для этого можно использовать универсальный IDF-формат, а использование DXF-формата позволяет передавать информацию в «чертежные» системы AutoCAD.

Результат работы:

В ходе работы с редакторами входящих в состав DipTrace были использованы библиотеки элементов созданные специально для этого проекта. На их основе был разработан чертеж печатной платы.

Рис.1 Результат работы в DipTrace

Рис.2 Результат работы в DipTrace

Рис.3 Результат работы в AutoCAD

Рис.4 Результат работы в AutoCAD



Заключение

В ходе разработки курсового проекта, были выполнены все поставленные задачи: разработаны сборочный чертеж печатного узла блока, рабочий чертеж печатной платы детали.

Были проведены расчеты:

1 конструктивных элементов печатного монтажа

2 расчет надежности системы

3 расчет на действие вибрации

4 расчет на действие удара

Разработанное изделие полностью соответствует требованиям технического задания и задания на разработку курсового проекта.

Список литературы:

1. Е.В. Пирогова ПЗЗ Проектирование и технология печатных плат: Учебник. - М.: ФОРУМ ИНФРА-М,2010.-560 с. (Высшее образование).

2. Лекционный материал по КПЭВТ

3. Г.С. Гендин «Всё о резисторах»

4. http://www.platan.ru - магазин радиоэлементов

5. ГОСТ 15150-69 машины, приборы и другие технические изделия

6. Тупик В. А. Технология и организация производства РЭА: Учеб. пособие. СПБ.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2014. 144с.

Размещено на Allbest.ru

...