3.2. Проектирование печатной платы с применением цвм

Перед выполнением этого раздела следует изучить методическое руководство[16], затем провести анализ предлагаемой в задании принципиальной электрической схемы.

Пользуясь справочной литературой, выбрать элементную базу (микросхемы, конденсаторы), после чего пронумеровать корпуса микросхем, проставить номера выводов (из справочника) микросхем, пронумеровать все электрические цепи и выбрать разъем с требуемым числом контактов. На основании этих данных разработать формализованную электрическую схему в соответствии с [16, рис. 1].

Исходя из заданных типоразмеров и количества навесных элементов, задаться геометрией контура платы, для чего:

а) выбрать шаг конструкторской сетки и шаг сетки трассировки (ШКС=ШТС=1,25 мм);

б) из базы данных (см. [16, приложение]) выбрать размеры клеток сеток под навесные элементы и вилку разъема;

в) выбрать размеры контура платы и указать примерное размещение навесных элементов и вилки разъема на нем (см.[16, рис .2])¹.

Пользуясь[16], разработать формализованное задание (ФЗ) на проектирование двухсторонней печатной платы с применением ЦВМ. Формализованное задание должно обязательно включать в себя следующие разделы (РФЗ): управление, паспорт, перечень элементов, установка, соединения, сетка. Текст ФЗ с указанными разделами включить в пояснительную записку.

Получить на ВЦ инструкцию по работе за терминалом ЭВМ ЕС1033 и изучить ее. Ввести формализованное задание в машину и получить распечатки размещения элементов и трассировку проектируемой платы.

3.3. Разработка конструкции узла на печатной плате

3.3.1. Выполнение этого раздела начинать с вычерчивания в соответствии с требованиями ЕСКД заданной принципиальной электрической схемы.

3.3.2. Выбор элементной базы осуществлять с использованием справочной литературы и методических пособий и стендов по элементам, имеющимся на кафедре.

3.3.3. После выбора составить в соответствии с ЕСКД перечень элементов к принципиальной электрической схеме.

3.3.4. Пользуясь ГОСТом «Установка навесных элементов на печатные платы», а также стендами, имеющимися на кафедре, выбрать и оформить установочные эскизы элементов в соответствии с видом печатной платы.

3.3.5. Разработать компоновочный эскиз печатной платы. Для этого использовать методическое пособие и соответствующую литературу по рекомендации руководителя.

3.3.6. Разработать и оформить в соответствии с требованиями ЕСКД чертеж печатной платы. Рекомендуется пользоваться при этом методическим пособием по проектированию печатных плат, имеющемся на кафедре, и ГОСТ 23751-86.

3.3.7. Разработать и оформить в соответствии с требованиями ЕСКД сборочный чертеж узла на печатной плате и спецификацию к нему. При этом рекомендуется пользоваться методическим пособием по проектированию печатных плат и технической литературой по рекомендации руководителя.

3.4. Расчет тепловых режимов электронных блоков полупроводниковых приборов

3.4.1. Расчет объема электронного блока

Цель расчета – выбрать унифицированный корпус и его размеры. В качестве исходных данных используется: площадь унифицированной печатной платы, разработанной студентом выше ( S_пл = LH), шаг установки плат в корпусе h (h = 20-30мм), количество плат N в блоке.

Определить объем, занимаемый печатными платами,

V_пл = S_плhN.

Определить объемы:

Блока питания

V_бп = 0,4V_пл,

Корпуса прибора

V_пр = (V_пл+V_бп)/K_з,

Где К_з – коэффициент заполнения, обычно К_з = 0,3 – 0,5.

По рассчитанному объему из ряда унифицированных корпусов выбрать ближайший (L₁,L₂,H).

3.4.2. Расчет тепловых режимов электронного блока

Исходные данные – потребляемая мощность и вид корпуса (герметичный, перфорированный, с принудительной вентиляцией) взять из задания. Затем, используя отраслевой стандарт ОСТ 4.ГО.012.002 «Методы расчета тепловых режимов элементов и блоков» или машинную программу, выполнить расчет тепловых режимов заданного блока.

3.4.3. Выбор теплоотводов для полупроводниковых приборов

Если в заданной принципиальной электрической схеме есть полупроводниковые приборы средней и большой мощности, студенты должны проверить расчетом их тепловые режимы и при необходимости выбрать конструкции теплоотводов (радиаторов). Исходными данными являются мощность, рассеиваемая полупроводниковым прибором, и условия охлаждения (естественная циркуляция или с принудительным обдувом). Необходимые расчеты и выбор радиаторов выполнить по [21]. Выбрав тип и размер теплоотвода, в пояснительной записке следует дать эскиз крепления полупроводникового прибора на этом теплоотводе.

3.4.4. Расчет надежности электронного блока.

По результатам теплового расчета блока, пользуясь данными задания на проектирование и руководствуясь методическими указаниями по расчету надежности[22] выполнить расчет надежности проектируемого блока.

3.5. Разработка технологического процесса изготовления печатной платы

3.5.1. Обоснование выбранного способа изготовления печатной платы

В зависимости от вида конструкции печатной платы и технических требований к ней выбрать один из следующих способов изготовления печатных плат: фотохимический, сеточно-химический, комбинированный негативный и позитивный. Привести основные характеристики выбранного способа и обосновать возможность применения его для изготовления проектируемой печатной платы.

3.5.2. Используя соответствующий типовой технологический процесс (ТПП), разработать и оформить в соответствии с требованиями ЕСТД технологический процесс изготовления печатной платы.

3.6. Разработка технологического процесса сборки узла на печатной плате

3.6.1. Разработка ТП сборки начинается с составления технологической схемы сборки, обычно с базовым элементом, которым является печатная плата, Технологическая схема сборки с базовым элементом наглядно изображает последовательность сборочного процесса, графически разворачивая при этом изделие до первичных сборочных соединений, деталей и основных материалов. На технологических схемах показывается состав изделия, последовательность сборки отдельных сборочных единиц (порядок узловой сборки) и их установка на базовый элемент (общая сборка изделия).

Разработку технологических схем сборки с базовым элементом рекомендуется вести, придерживаясь следующей последовательности:

показать базовый элемент (печатную плату);

на технологической схеме расположить остальные элементы, составляющие изделие, при этом расположение должно соответствовать логическому порядку их присоединения, т.е. ранее установленные детали не должны мешать установке последующих;

схемой предусмотреть выполнение в первую очередь операций механической сборки, а затем – операций электрического монтажа. Однако в отдельных случаях для удобства это правило может быть нарушено и допущено чередование операций механической сборки с операциями электрического монтажа. Все детали и узлы, входящие в собираемое изделие, на схеме изображать в виде прямоугольников одинаковых размеров;

очередность выполнения операций механической сборки должна быть такой, чтобы вначале устанавливать элементы малогабаритные, затем крупные детали и узлы, в заключение – детали и узлы, требующие аккуратного обращения;

порядок присоединения отдельных деталей и узлов должен обеспечивать возможность механизации и автоматизации сборочно-монтажных операций;

время, необходимое для выполнения перехода (операции), проставлять на соединительной линии;

после разбивки всего сборочно-монтажного процесса в соответствии с рассчитанным тактом на отдельные операции все сборочные единицы, входящие в одну операцию, очертить пунктирными линиями и пронумеровать. Номер операции проставлять в правом верхнем углу, образованном пунктирными линиями. Все операции по длительности должны быть равны или кратны такту (с допуском 5-10%).

3.6.2. Выбор организационной формы процесса сборки

Для крупносерийного и массового производства характерно применение поточной формы сборки, при меньших масштабах производства целесообразно использование много предметных поточных линий. В приборостроении часто применяется подвижная сборка со свободным перемещением собираемого объекта в процессе сборки с помощью транспортного конвейера. Рабочие операции выполняются на рабочих столах, расположенных вдоль конвейера. В этом случае длительность операции может быть равна или кратна такту поточной линии.

Для изделий, имеющих большие габариты и вес, применяется сборка непосредственно на конвейере с непрерывным или периодическим движением, в зависимости от характера выполняемых работ. В этом случае длительность операции должна быть равна такту поточной линии.

Для изделий, имеющих большие габариты и вес, применяется непосредственно на конвейере с непрерывным или периодическим движением, в зависимости от характера выполняемых работ. В этом случае длительность операции должна быть равна такту поточной линии (обычно непрерывные конвейеры имеют скорость до 4м/мин, а периодические до 2,5 изд./мин).

При определении числа рабочих мест на конвейере необходимо учитывать, что помимо расчетного числа рабочих следует предусмотреть рабочие места для резерва, комплектовщиков и ремонтников.

3.6.3 Выбор средств автоматизации и механизации

При проектировании процесса сборки необходимо проанализировать при механизации и автоматизации сборочно-монтажных процессов применительно к заданному изделию, возможность использования стандартного и специализированного автоматизированного оборудования и инструмента с учетом заданного объема выпуска изделий.

В массовом и серийном производстве автоматизация процессов сборки электрического монтажа с применением групповых способов пайки обеспечивает существенное повышение качества, улучшение условий труда и общее повышение производственной мощности предприятия без увеличения рабочих площадей и количества рабочих.

Автоматизированной сборке способствует определенный жесткий ритм выпуска изделий, что стабилизирует весь производственный процесс, позволяет внедрять АСУП с использованием ЦВМ.

При выполнении этого пункта следует использовать соответствующую техническую литературу, рекомендуемую руководителем.

3.6.4. Выбор применяемого оборудования, оснастки и инструмента

Выбор оборудования, оснастки и инструмента производится одновременно с разработкой маршрутной и операционной технологии. При выборе оборудования следует учитывать объем производства и коэффициент загрузки оборудования К = 0,8-0,9.

В настоящее время при производстве приборов используется значительное число средств автоматизации и механизации сборочно-монтажных процессов, оснастки (приспособлений), инструмента и приборов контроля, которые можно классифицировать следующим образом:

1. Универсальное переналаживаемое сборочное оборудование для различных видов сборочных соединений:

а) для соединения методом пластической деформации (сборка давлением) – пневматические, гидравлические, электромагнитные прессы с усилием от 500 до 2500 Н;

б) для резьбовых соединений – полуавтоматы для установки и завинчивания винтов.

2. Специализированное сборочное оборудование:

а) оборудование для сборки типовых и нормализованных узлов и элементов;

б) намоточное оборудование;

в) оборудование для сборки и монтажа пайкой, сваркой, склеиванием – полуавтоматы с программным управлением для установки и монтажа радиоэлементов на печатной плате, установки для лазерной сварки, пайка горячим газом и т.п.

г) оборудование для регулировки, контроля и испытаний.

3. Оснастка:

а) приспособления к типовому сборочному оборудованию – штампы, кондукторы и др.;

б) сборочные приспособления;

в) приспособления для контроля;

г) приспособления для подготовки к монтажу проводов и радиокомпонентов.

4. Инструмент:

а) для резьбовых соединений – механические отвертки с электрическим и пневматическим приводом и др.;

б) для электромонтажных работ и регулировки;

в) для соединений методом пластической деформации.

При выборе специализированного оборудования, приспособлений и инструмента рекомендуется использовать техническую литературу по указанию руководителя.

3.6.5. Разработка и оформление маршрутного и операционного технологических процессов сборки

Расчленение технологического процесса сборки и монтажа узла производить на основании технологической схемы сборки. При формировании операции исходить из требуемого такта выпуска изделий и трудоемкости элементарных работ, приведенных на технологической схеме с учетом порядка их выполнения.

По продолжительности операция должна быть равна или кратна такту. Следует также учесть, что если предполагается проводить сборку и монтаж на поточной линии с принудительным перемещением собираемого изделия, то продолжительность операции должна быть равна такту (с допуском 5-10%). При формировании операций не следует объединять процессы сборки и монтажа. Допускается объединять сборку с монтажом при необходимости синхронизации операций. При формировании операций возможно некоторое изменение последовательности выполнения сборочно-монтажных работ, однако при этом не должен нарушаться нормальный процесс сборки, т.е. ранее установленные элементы не должны затруднять или делать невозможной установку последующих. Эти изменения вносятся в технологическую схему сборки, на схеме отмечаются операции, включая регулировку и контроль, и она приобретает окончательный вид.

Составить маршрутные и операционные карты. При выполнении этой работы следует руководствоваться типовыми технологическими процессами и стандартами ЕСТД.

В маршрутных картах указать номера операций и их наименования, оборудование, приспособления, инструмент, нормы времени на выполнение операций. При заполнении маршрутных и операционных карт следует руководствоваться следующими правилами:

наименование операций производить по возможности коротко;

переходы формулировать глаголами в повелительном наклонении (например, нанести кисточкой спиртово-канифольный флюс, паять и т.д.).

Все операции, включая регулировочные и контрольные, вносятся в технологические карты в порядке их выполнения.

На каждую операцию составляется отдельная операционная карта.

Комплект карт прилагается к пояснительной записке в конце ее.