ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н. Э. БАУМАНА
advertisement
По курсу: Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н. Э. БАУМАНА Факультет: Информатики и систем управления Кафедра: Проектирование и технология производства электронной аппаратуры (ИУ4) ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ «К О Н С Т Р У К Т О Р С К О - Т Е Х Н О Л О Г И Ч Е С К О Е П Р О Е К Т И Р О В А Н И Е Э Л Е К Т Р О Н Н О Г О У С Т Р О Й С Т В А » Зарядное устройство для свинцово -кислотных аккумуляторов Технология проектирования электронно-вычислительных средств Студент: Руководитель: Жуйков В. В. (фамилия, инициалы) Гриднев В.Н. (фамилия, инициалы) Москва 2010 1 ИУ4-63 (индекс группы) Содержание 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. Описание устройства…………………………………………………................................…………………………….…………3 Принципиальная схема модуля и её описание……………………………………………..……………………….……….3 Таблица со спецификацией компонентов………………………………………………………..…………………….……….5 Характеристики печатной платы……………………………………………………………………………………………….………5 Таблица отверстий…………………………………………………………..………………………………………………………….…….6 Варианты установки навесных компонентов ………………………………………………………………………………….6 Эскизы посадочных мест………………………………………………………………………..…………………………………………7 Маршрутный технологический процесс…………………………………………………………………..………………….…..9 Операционных технологический процесс…………………………………………………………………………………..…10 Операционный эскиз…………………………………………………………………………….…………………………………………12 Схема базирования групповой заготовки…………………………………………………………………………..…..……..13 Схема базирования навесных компонентов………………………………………………………………………………….14 Анализ и расчёт технологичности…………………………………………………………………………………………..……..15 Получение рисунка печатной платы………………………………………………………………………………………………15 2 1. Описание устройства З а р я д н о е у с т р о й с т в о д л я с в и н ц о в о к и с л о т н ы х а к к у м у л я т о р о в С помощью данного устройства можно автоматически заряжать автомобильные аккумуляторы. Технические характеристики: рабочее напряжение питания – 15 В размеры печатной платы – 65Х65 мм. Общий вид устройства и принципиальная электрическая схема представлены на рисунке 1 и рисунке 2 соответственно. Рис. 1 Внешний вид устройства 2. Принципиальная схема модуля и её описание Принципиальная схема модуля представлена на рис.2: 3 Рис.2. Схема электрическая принципиальная Описание принципиальной схемы: Зарядный ток через батарею в зависимости от напряжения на ней (прикладываемого к Б-Э переходу VT1), регулируется транзистором VT1, коллекторным напряжением которого управляется индикатор заряда на светодиоде (по мере зарядки ток заряда уменьшается и светодиод постепенно гаснет) и мощный составной транзистор, содержащий VT2, VT3, VT4. Резистор R3 ограничивает максимальный зарядный ток, поэтому он должен быть достаточно мощным, не менее 10 Вт, наверное лучше проволочным. Момент полного заряда батареи (и уменьшение зарядного тока до нуля) определяет необходимое напряжение на ней - обычно достаточно 12.5 В. Электро-химические потенциалы используемых материалов свинцовых аккумуляторов позволяют обеспечить ПОЛНУЮ зарядку батареи лишь при напряжении в 13.8 В. То есть необходимо устанавливать порог заряда чуть больше 13.8 В, например 13.9 В, при котором обеспечивается зарядка "до отказа", на полную емкость батареи. Этот порог устанавливается резистором R1, порог зависит от типа применяемых транзисторов. Эскиз модуля Рис. 3. Эскиз модуля с указанием установленных компонентов. 4 3. Таблица со спецификацией компонентов Таблица 1 Перечень компонентов Позиция Номинал Примечание C1 1000 мкФ 25В 1M9205 C2 220мкФ 10В SM8 Подстроечный резистор (Потенциометр) R1 10 кОм R1212N-A10k R2 510 Ом Зеленый, коричневый, коричневый R3 0.68 Ом 10 Вт SQP резистор R4 1кОм Коричневый, коричневый, красный R5 210 Ом Красный, черный, коричневый VT1 KT361Б VT2 КТ315Г VT3 КТ815А VT4 КТ819А LED AЛ307 зеленый Печатная плата 65х65 мм Внешний вид печатной платы представлен на рисунке 3. Рис.3. Внешний вид печатной платы 4. Характеристики печатной платы Тип платы: односторонняя. Материал платы – СФ-1-35 Класс точности – 1 Ширина проводника – 0.8 мм Метод изготовления – химический 5 Кол. 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Провести электроконтроль, маркировать сеткографией 5. Таблица отверстий Таблица 2 Элемент dвыв, мм dотв, мм Dкп, мм Кол-во отверстий Тип отверстия Резистор 10 Вт 0.8 1 2 2 неметаллизированное Резистор 0.6 1 2 6 неметаллизированное Резистор подстроечный 0.6 1 2 3 неметаллизированное Транзистор 0.6 1 2 8 неметаллизированное Светодиод 0.6 1 2 2 неметаллизированное Конденсатор 0.6 1 2 4 неметаллизированное Конструкционные №1 - 1 - 4 неметаллизированное Конструкционные №2 - 3 - 2 неметаллизированное dотв=dвыв+0.15 6. Варианты установки навесных компонентов № Наименование Эскиз варианта установки 1 Резисторы R2, R4, R5 2 Резистор R3 Характеристика варианта установки Установка – без зазора Установка – без зазора 6 Число выводов Кол-во ИЭТ Таблица 3 Примечания 2 3 Необходима формовка выводов 2 1 Необходима формовка выводов 3 Резистор R1 Трение,установка - с зазором 3 1 Выводы выполнены с упорами 4 Транзисторы VT1,VT2, VТ3, VT4 Установка – с зазором 3 3 Выводы выполнены с упорами 5 Конденсаторы С1, С2 Установка – с зазором 2 1 Необходима формовка выводов 6 Диод LED Установка – с зазором 2 1 Зазор обеспечивается упорами 7. Эскизы посадочных мест Таблица 4 № Элемент п/п 1 Резисторы R2, R4, R5 2 Посадочное место Резистор R3 7 3 Резистор R1 4 Транзисторы VT1,VT2, VТ3, VT4 5 Конденсаторы С1 6 Конденсаторы С2 8 7 Диод LED 8. Маршрутный технологический процесс МТП разработан в соответствии с требованиями ОСТ 160.684.032-92, ОСТ 45.010.030-92 с учетом основных положений ОСТ 4.ГО.054.267 и других руководящих документов, действующих на предприятии и предусмотренных техническими требованиями чертежа. Рабочее место электромонтажника и сборщика должно соответствовать требованиям технической документации. Выполняя работы (сборку, электромонтаж, испытания и др.), связанные с ЭРЭ, требующими защиты от статического электричества, следует строго соблюдать требования ОСТ II 073.063-84 На сборку поступают радиоэлементы, соответствующие техническим требованиям чертежа, платы печатные, прошедшие входной контроль на соответствие отраслевого стандарта ОСТ 16.0539.098-89, имеющие отметку, подтверждающую прохождение входного контроля. Формовку и установку элементов на плату производить в соответствии с ГОСТ 21931-76. Платы хранить в бумажных или полиэтиленовых антистатических пакетах в вертикальном положении при температуре окружающей среды от +10°С до +30°С и при относительной влажности не выше 70. Межоперационное хранение плат, панелей производится в полиэтиленовых антистатических пакетах. Межцеховая и цеховая транспортировка плат производится в технологической таре. К работе допускаются исполнители, аттестованные на право проведения особо ответственных операций. Изделия сопровождаются заполнением технологического паспорта. Таблица 5 № операции 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Наименование операции Тшт, мин. Оборудование Разупаковка ЭРЭ Комплектование Формовка и обрезка выводов Лужение выводов Установка и фиксаци (подгибка) ЭРЭ Пайка волной 2 4 8 10 16 Монтажный стол Монтажный стол Монтажный стол Ванна припоя Монтажный стол 2 Промывка платы Сушка Сборка и установка потенциометра Функциональный контроль Маркировка 4 25 5 Устройство дл пайки волной Ванна для промывки Сушилный шкаф Стол монтажника 5 5 Стол ОТК Стол ОТК Общее время сборки ячейки: 86 минут. 9 9. Операционный технологический процесс Таблица 6 № Операция Оборудование Разупаковка ЭРЭ 10 01 Разупаковать элемент 02 Поместить элемент в тару 03 Повторить переходы 01-02 для всех элементов Комплектование 20 01 30 01 02 03 04 05 06 40 01 02 03 04 05 06 50 01 02 03 04 05 06 07 60 01 02 03 04 05 06 70 01 02 03 80 01 02 03 Время, мин. 2 Монтажный стол 90 Оснастка Комплектовать элемент согласно чертежу Формовка и обрезка выводов Извлечь элемент из технологической тары и разместить в штампе Формовать выводы элемента Извлечь элемент из штампа Проконтролировать качество формовки и отсутствие повреждений Положить в тару для элементов с отформованными выводам Повторить переходы 01-05 для всех ЭРЭ Лужение выводов Извлечь элемент из тары Поместить элемент в приспособление для группового лужения Повторить 01-02 для всех элементов Окунуть выводы элементов в ванну припоя Извлечь элемент из приспособления и положить в тару Повторить 05 для всех элементов Установка и фиксации ЭРЭ Извлечь требуемый элемент из тары Найти место установки элемента на плате Установить элемент на плату Повторить 01-03 для всех элементов Подогнуть выводы элемента Повторить 05 для всех элементов (Кроме IC) Проконтролировать надёжность фиксации элемента Пайка волной Установить плату в кассету Установить кассету в зажимы транспортера Провести пайку волной Извлечь кассету Извлечь плату из кассеты Проконтролировать визуально качество пайки Промывка платы Поместить плату в приспособление Провести промывку платы Извлечь плату из приспособления Сушка Поместить плату в сушильный шкаф Сушить в сушильном шкафу Извлечь плату из шкафа Сборка и установка потенциометра 10 Монтажный стол 5 сек Оборудование для разупаковки Технологичес-кая тара 5 сек 4 8 5 сек Монтажный стол 1 сек 3 сек 5 сек Щтамп, технологическая тара 2 сек 10 Ванна припоя 3 сек 5 сек Пинцет, технологическая тара, приспособление для группового лужения 2 сек 5 сек 16 Монтажный стол 3 сек 5 сек 5 сек Технологическая тара, плоскогубцы 5 сек 1,5 сек 2 20 сек 20 сек 5 сек 20 сек 20 сек 35 сек Устройство для пайки волной 4 Ванна для промывки 20 сек 3,5 10 сек 25 Шкаф сушильный Монтажный стол 15 сек 24,5 15 сек Пинцет, 5 01 02 03 04 05 06 07 Подготовить изолированные провода Извлечь элемент из упаковки Повторить 02 для остальных элементов К выводам элемента припаять провода Повторить 04 для остальных элементов Припаять конец провода к плате Повторить 06 для остальных элементов 100 01 02 03 Функциональный контроль Закрепить плату Провести функциональный контроль Извлечь плату 110 01 Маркировка Маркировать заводской номер изделия в указанном на чертеже месте Сушить краску 02 паяльник, 1 5 сек 10-15 сек 10-15 сек 5 20 сек 4,5 10 сек Стол ОТК 5 30 сек Монтажный стол Кисточка 4,5 11 10. Операционный эскиз На операционном эскизе (Рис. 4) показаны места установки навесных компонентов. Каждый тип компонента выделен своим цветом. Рис. 4. Операционный эскиз ячейки Порядок сборки: 1. Резисторы 2. Транзисторы 3. Диод 4. Конденсаторы 5. Подстроечный резистор 12 11. Схема базирования групповой заготовки. Рис. 5. Схема базирования групповой заготовки 13 12. Схема базирования навесных элементов. Таблица 7 Резисторы R2…R5 Конденсаторы C1, C2 Транзисторы VT1, VT2, VT3, VT4 Диод LED 14 Резистор R1 13. Анализ и расчет технологичности Технологичность электронного модуля оценивается по базовым показателям. ∑𝐾 𝜑 𝐾 = ∑ 𝑖 𝑖 – Комплексный показатель технологичности. 𝜑𝑖 , где Ki – базовый показатель технологичности, ϕi – весовая значимость базового показателя технологичности. В таблице 8 приведены базовые показатели технологичности и весовые значимости нашего электронного модуля. Таблица 8 № п/п Наименование показателя 4 Коэффициент конструктивнотехнологической компоновки модуля Коэффициент состава навесных компонентов Коэффициент механизации и автоматизации монтажа Коэффициент плотности монтажа 5 Коэффициент механизации контроля и настройки 1 2 3 Обозн-ие показателя Характеристика Характер размещения ИЭТ (КМО) с одной стороны Присутствуют КМО ККТК КСНК Монтаж КМО осуществляется вручную Площадь платы: 4225 мм2 Площадь на компоненты: 1200 мм2 Все операции контроля и настройки проводятся вручную КМАМ КПМ КМКН Ki ϕi 0,73 1,0 0 0,8 0 0,5 0,28 0,3 0 0,2 K=0.29 14. Получение рисунка печатной платы Для получения проводящего рисунка печатной платы использован пакет программ PCAD 2006. Сначала создавались условные графические обозначения всех элементов с указанием выводов в P-CAD 2006 Symbol Editor. Далее для полученных УГО в программе P-CAD 2006 Pattern Editor для каждого вывода элемента были обозначены посадочные места. Примеры УГО с посадочными местами для транзистора и конденсатора показаны на Рис. 6. 15 Далее в программе P-CAD 2006 Library Executive связываем УГО с УГО с посадочными местами для всех элементов. В программе P-CAD 2006 Schematic была построена принципиальная схема устройства (Рис. 7). На заключительном этапе для полученной ранее принципиальной схемы в программе P-CAD 2006 PCB была выполнена разводка печатной платы. Результат показан на Рис. 8. Рис. 6. УГО с посадочными местами электролитического транзистора и конденсатора Рис. 7. Принципиальная схема устройства в P-CAD 2006 Schematic 16 Рис. 8. Плата, разведённая в P-CAD 2006 PCB 17
