Назначение, устройство и принцип работы изделия.                        

Содержание

Введение………………………………………………………………………….5                                          
                                    

1.     Назначение, устройство и принцип работы изделия. ……………..………7                       

2. Применяемые материалы и их характеристики ...………………………...10                                                        

3. Обоснование типа производства и его характеристика ….……………….12

4.Выбор инструмента и оборудования………………………………………..14

5. Разработка проектируемого технологического процесса…………………15

6. Организационная часть……………………………………………………...19

7. Расчет рабочего состава и проектирование участка……………………....23

8. Охрана труда и техника безопасности……………………………………..26                                          

Заключение……………………………….……………………………………..29                                       
                                 

Список литературы……………………….…………………………………….30                                           
                 

Введение

Печатные платы являются основными конструктивными единицами любой радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуры, так как печатный монтаж обеспечивает повторяемость параметров от образца к образцу, дает возможность точно и просто идентифицировать установленные на плату элементы и обеспечивает высокую надежность изделий за счет использования стандартных, хорошо отработанных технологических процессов их изготовления. Преимущество печатного монтажа заключается также в компактности аппаратуры и уменьшении ее массы.

Кроме того, технология печатного монтажа не зависит от функционального назначения аппаратуры, т.е. технология изготовления печатных плат различных систем электроники одинакова. Поэтому возможны механизация и автоматизация как технологических процессов изготовления самих плат, так и процессов установки на них компонентов и сборки аппаратуры.

Производственный процесс – это совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых на данном предприятии для изготовления или ремонта выпускаемых изделий. Производственный процесс включает в себя подготовку средств производства, получение и хранение исходных материалов, все стадии по изготовлению, сборке, техническому контролю качества выпускаемых изделий, хранению, перемещению деталей, а также комплекс мероприятий по технологической подготовке производства.

Технологический процесс представляет собой часть производственного процесса, содержащий целенаправленные действия по изменению или определению состояния предмета труда. Технологические процессы строят по отдельным методам их выполнения и разделяют на операции. Технологическая операция – это законченная часть технологического процесса, выполняемая непрерывно на одном рабочем месте, одним или несколькими рабочими. Условие непрерывности операции означает выполнение предусмотренной ей работы без перехода к изготовлению или сборке изделия. Технологическая операция является основной единицей производственного планирования и учета. По операциям определяют необходимые затраты времени на изготовление изделия, потребное количество производственных рабочих, материально-техническое обеспечение (оборудование, приспособления, инструмент). По операциям ведут учет производительности, производят контроль и планирование технологического процесса в цехе.

Печатная плата – это плоское изоляционное основание, на одной или обеих сторонах которого расположены токопроводящие полоски металла (проводники) в соответствии с электрической схемой. К печатным платам предъявляется ряд требований по точности расположения проводящего рисунка, по величине сопротивления изоляции диэлектрика, механической прочности и пайке, достигаемое соответствующим выбором гальванического покрытия и технологией металлизации, поэтому в производстве печатных плат особое внимание уделяется химико-гальваническим процессам.

Основными достоинствами печатных плат являются:

·  Увеличение плотности монтажа и возможность микроминиатюризации изделий.

·  Гарантированная стабильность электрических характеристик.

·  Повышенная стойкость к климатическим и механическим воздействиям.

·  Унификация и стандартизация конструктивных изделий.

·  Возможность комплексной автоматизации монтажно-сборочных работ.

В данном курсовом проекте разработан технологический процесс  и спроектирован участок изготовления печатной платы блока управления стеклоочистителем, исходя из годовой программы выпуска изделий в год – 200 тыс. шт.

 

 

1. Назначение, устройство и принцип работы изделия

          Печатная плата блока управления стеклоочистителем выполняет функции коммутации элементов и механической основы для их крепления. Плата – односторонняя, полученная из фольгированного стеклотекстолита. На печатной плате имеются 4 крепежных отверстия и отверстия для фиксации проводов, приходящих к блоку управления. Печатная плата представлена на чертеже КП08-140607.401.1000

          Принципиальная схема блока управления стеклоочистителем представлена на рисунке 1. Сборочный чертеж блока представлен на рисунке 2.

Рисунок 1. Принципиальная схема блока управления стеклоочистителем.

 

Рисунок 2. Сборочный  чертеж блока управления стеклоочистителем.

Времязадающий узел собран на таймере DA1. Таймер генерирует импульсный сигнал с регулировкой длительности импульса подстрочным резистором R1 (двигатель стеклоочистителей работает) и паузы - переменным резистором R2 (двигатель стеклоочистителей не работает).

При включении блока штатным выключателем на приборной панели автомобиля, через R3, VD1 и R1 начинает заряжаться С2. Сразу после подачи напряжения питания, на выходе таймера DA1 устанавливается высокий уровень напряжения. Транзистор VT1 открывается и цепь питания двигателя стеклоочистителей замыкается. Внутренняя схема таймера построена так, что после зарядки конденсатора С2 до 2/3 Uп напряжение на выходе таймера уменьшается практически до нуля, и транзистор VT1 закрывается. Двигатель же останавливается после возвращения щеток в исходное состояние.

Вывод 7 таймера - это выход открытого коллектора транзистора. Резистор R3 - нагрузка этого транзистора. Его эмиттер соединен с "землей". Когда таймер переключается, с внутреннего триггера ИМС на базу этого n-p-n транзистора приходит положительный сигнал, и он открывается. В результате в точке А напряжение близко к нулю. Конденсатор С2 начинает разряжаться через R2, VD2 и транзистор микросхемы. Когда напряжение на конденсаторе уменьшается до 1/3 напряжения питания, таймер снова переключается в единичное состояние по выходу (вывод 3), и закрывается внутренний транзистор. Конденсатор С2 снова начинает заряжаться.

Питание таймера и времязадающих цепей стабилизировано микросхемой DA2, чтобы временные параметры блока не зависели от бортового напряжения автомобиля. Конденсаторы С1, С4 обеспечивают нормальную работу этой ИМС, предупреждая ее самовозбуждение. Конденсатор СЗ снижает влияние помех на длительность формируемых импульсов. Диод VD3 необходим для защиты транзистора VT1 от ЭДС самоиндукции обмотки двигателя, возникающей при ее коммутации. Резистор R4 задает базовый ток транзистора VT1 на уровне 50...70 мА. Нагрузочная способность выхода 3 ИМС DA1 - 100 мА, так что при отсутствии составного транзистора VT1 его можно заменить электромагнитным реле. При этом диод VD3 не понадобится.

Детали. Транзистор VT1 может быть с любым буквенным индексом. Диоды VD1, VD2 -любые кремниевые малогабаритные. Диод VD3 можно взять из серий КД213, КД2999, КД2997 с любым буквенным индексом. Конденсатор С2 - желательно, из серий К52, К53. Это долговечные конденсаторы с малыми токами утечки, но так как они обычно имеют малые емкости, конденсатор С2 можно составить из двух, включив их параллельно. Остальные конденсаторы - любые керамические малогабаритные. Постоянные резисторы - типов С2-33, МЛТ; переменный - СПЗ-30а, подстроечный СПЗ-386 или СПЗ-38д.

2. Применяемые материалы и их характеристики

Для изготовления печатной платы необходимо выбрать следующие материалы: материал для диэлектрического основания печатной платы, материал для печатных проводников и материал для защитного рельефа. Изготовление печатных плат должно производиться согласно технологическому процессу, обеспечивающему выполнение всех требований чертежа и технических условий.  

          Основание печатных плат должно быть таким, чтобы при механической обработке не образовывались трещины, расщепления, отслоения и другие неблагоприятные явления, влияющие на эксплуатационные свойства, а также на электрические параметры плат. Поэтому для их изготовления широкое распространение получили слоистые диэлектрики, состоящие из наполнителя и связующего вещества. Чаще всего в качестве оснований печатных плат используют листовые фольгированные материалы, которые представляют собой слоистый прессованный пластик (гетинакс или стеклотекстолит), облицованный с одной или двух сторон медной фольгой. Связующим веществом обычно являются фенольная смола для бумаги или эпоксидная для стеклоткани.

          В качестве фольги, используемой для фольгирования диэлектрического основания, можно использовать медную, алюминиевую или никелевую фольгу. Медная фольга выпускается различной толщины. Стандартные толщины фольги наиболее широкого применения – 17,5; 35; 50; 70; 105 мкм. Во время травления меди по толщине травитель воздействует также на медную фольгу со стороны боковых кромок под фоторезистом, вызывая так называемое подтравливание. Чтобы его уменьшить обычно применяют более тонкую медную фольгу толщиной 35 и 17,5 мкм. Поэтому была выбрана медная фольга толщиной 35 мкм.

          Исходя, из вышеперечисленных условий в качестве материала для изготовления печатной платы выбираем односторонний фольгированный стеклотекстолит с повышенной теплостойкостью СТФ-1 с толщиной 1,5 мм.

          В качестве защитного рельефа выбираем фоторезист СПФ-2 со следующими характеристиками:

Тип - негативный;

Разрешающая способность - 100-500;

Проявитель - метилхлороформ;

Раствор удаления - хлористый метилен.

3. Обоснование типа производства и его характеристика

Согласно ГОСТ 3.1108-74 ЕСТД тип производства характеризуется коэффициентом закрепления операций (коэффициента серийности) за рабочим местом,

.

Такт выпуска :                  

,

где N – годовая программа выпуска изделия ;

 – действительный годовой фонд времени рабочего места:

,  где

Ч – число рабочих дней в году

П – число праздничных дней в году

Д – число рабочих часов в сутки

С – число праздничных сокращенных часов в году

k – коэффициент загрузки оборудования.      

Среднее штучное время:

, где

t_от – основное технологическое время,

 t_в – вспомогательное время,

t_об – время обслуживания рабочего места,

t_д – время перерыва на отдых рабочего.

Коэффициент закрепления операций:

В соответствии со стандартами значение коэффициента закрепления операций принимается для планового периода равного одному месяцу, следующих  типов производств:

·  массового

·  крупносерийного

·  среднесерийного

·  мелкосерийного

·  единичного  не регламентируется.

Коэффициент закрепления операции получился для массового производства, т.е. на каждом рабочем месте закрепляется выполнение одной постоянно повторяющейся операции. При этом используется специальное высоко производительное оборудование, которое расставляется по поточному признаку.

4. Выбор инструмента и оборудования

Для изготовления печатной платы блока управления стеклоочистителя необходимы следующие виды инструментов и оборудования:

·        Ванна;

·        Измерительный щуп;

·        Крацевальный станок;

·        Кривошипный пресс КД 2324;

·        Микроскоп типа МБС-l;

·        Оборудование для нанесения СПФ-2;

·        Приспособления для зажима полосок фольги;

·        Ручные динамометры;

·        Травильная установка;

·        Универсальный фрезерный станок 675П;

·        Установка проявления СПФ-2;

·        Установка снятия СПФ-2;

·        Установка сеткографии  СДС-1;

·        Установка с герметичной камерой;

·        Установка экспонирования рисунка с точечным источником света, освещённостью в 45КЛк;

5. Разработка проектируемого технологического процесса.

5.1. Входной контроль:

- Испытания на прочность сцепления с их поверхностью фольги. Устойчивость против отслаивания фольги проверяют путем отрыва ее полоски шириной 5...10 мм в направлении, перпендикулярном плоскости заготовки. Для стеклотекстолита приложенное усилие в момент отрыва фольги составляет 4,5 Н. Для испытаний используют приспособления для зажима полосок фольги и ручные динамометры, на которых можно определять усилие от О до 490 Н.

- Способность выдерживать температуру расплавленного припоя определяется временем устойчивости фольгированного материала при температуре 260 °С. Для стеклотекстолита - 10...20 с.

5.2. Получение заготовок:

Так как тип производства массовый, то для получения заготовок  печатной платы используются штамповочные операции,  выполняемые с помощью  кривошипных прессов марок КД2324. При обработке  плат из стеклотекстолита рекомендуется нагрев материала до 80-100°С, что снижает возможность сколов и образования трещин. Для снижения расхода материала и уменьшение трудоемкости производства платы группируют на одну заготовку.

Размеры заготовок (длина  и ширина ) определяют по формулам:

где  и  - соответственно длина, и ширина платы; Н – ширина технологического поля.

Ширина технологического поля для односторонних плат не должно превышать 10 мм.

5.3. Очистка от оксидной пленки:

Оксидный слой удаляется механической очисткой крацевальными щетками.

5.4. Промывка:

После очистки плату промывают в горячей и холодной воде.

5.5. Получение защитного рельефа фотоспособом:

Рисунок  защищает от вытравливания проводящие элементы печатной платы. Для получения рисунка используются сухие пленочные фоторезисты. СПФ-2 представляют собой трехслойную композицию, в которой первый и третий слой – защитные, а средний слой – фоторезист. Для обработки пленочного фоторезиста СПФ-2 необходим комплект оборудования:

- установка экспонирования рисунка с точечным источником света, освещённостью в 45КЛк;

- установка проявления СПФ-2.

5.6. Травление меди :

Травление меди представляет собой химический процесс, при проведении которого ненужные участки медной фольги удаляются с поверхности фольгированного основания, в то время как участки, защищенные краской, сохраняются, и тем самым формируется рисунок печатной платы. Наиболее широко применяются установки струйного травления, в которых раствор под высоким давлением распыляется на поверхность платы через систему сопел.

Для травления меди используется раствор на основе хлорного железа.

Операция травления обычно осуществляется на конвейерных установках линиях, в которых на платы сверху и снизу направляются струи травильного раствора или промывочной воды. Травильная установка  состоит из состыкованных модулей, в которых выполняются следующие переходы: загрузка, травление, щелочная промывка, визуальное наблюдение, финишная промывка и сушка.

5.7.Удаление защитного рельефа:

Удаление рельефа происходит с помощью установки для снятия фоторезиста, рассчитанная на струйную обработку плат с помощью раствора хлористого метилена.

5.8. Получение защитной маски:

Защитная маска из теплостойкой эпоксидной смолы наносится методом трафаретной печати на весь рисунок платы, за исключением контактных площадок и контактов концевого разъема. Основное назначение - препятствовать возникновению дефектов в процессе пайки, которые в случае пайки волной припоя имеют вид мостиков припоя между проводниками и контактными площадками.

5.9. Нанесение знаков маркировки:

Маркировка элементов, устанавливаемых на плате (обозначение или индекс элемента), наносится на нее со стороны радиоэлементов и упрощает сборочные работы. Как правило, эта операция выполняется одновременно с трафаретной печатью. Маркировка производиться методом сеткографии печатной платы. Операция производиться на станке CДC-1, который требуемым штампом произведет оттиск на печатной плате.

5.10. Лужение контактных площадок сплавом Розе:

Лужение осуществляется с целью защиты печатных проводников и контактных площадок с монтажными отверстиями от оксидирования, а также облегчения процесса пайки.

Процесс лужения включает в себя следующие основные операции:

–       подготовку печатных плат;

–       нанесение флюса на поверхность, подлежащую лужению;

–       контроль;

–       удаление остатков флюса;

–       сушку.

5.11. Получение монтажных и фиксирующих отверстий:

Используется метод штамповки. Штамповочные операции выполняются с помощью кривошипного пресса марки КД2324. Общее количество отверстий – 50шт.

5.12. Обработка по контуру:

Обработка по контуру печатной платы производиться на универсальном фрезерном станке 675П с насадкой в виде дисковой фрезы по ГОСТ 20320-74. В этой операции удаляется ненужный стеклотекстолит по краям платы и подгонка до требуемого размера.

5.13. Выходной контроль:

Контроль печатных плат на чистоту отмывки осуществляют в установках с герметичной камерой путем измерения сопротивления изоляции между соседними печатными проводниками.

Контакт измерительных щупов с печатной платой обеспечивает оператор, пользуясь резиновыми рукавами (перчатками). При контроле внешнего вида проверяют соответствие размеров основных элементов печатного рисунка требованиям чертежа и техническим условиям.

Контроль внешнего вида проводят с помощью микроскопов типа МБС-l.

6. Организационная часть.

6.1 Расчёт производственной программы:

Nc6=n-NaBT,uiT (6.1)

где Nсб-программа сборки,

n-количество деталей, идущих на сборку 1 автомобиля , NaBX - количество автомобилей.

Nc6=l -90000=90000шт;

6.2. Расчёт такта и темпа поточной линии :

6.2.1. Расчёт такта поточной линии.

R=Ffl/Nc6MHH (6.2)

где r-такт сборочной поточной линии , мин

Fд - действительный годовой фонд рабочего времени, час

Fд= FH *nсм*( 1 -К% /100%),час (6.3)

где FH - номинальный фонд времени ,час

nсм - количество смен,

К% - потери времени на плановые ремонты , %

F=1990-2-(l-3/100)=3860,64ac;

г=3860,6-60/17000=2,574 мин;

6.2.2. Расчёт темпа поточной сборочной поточной линии; Тчас=60/г, шт (6.4)

Тсм=ТЧас-и,ШТ (6.5)

Тсутка= ТСМ-ПСМШТ (6.6)

где Тчас-темп линии за час,

r-такт потока,

Тсм-темп линии

7. Расчет рабочего состава и проектирование участка

Средняя квалификация рабочих в современном массовом производстве ниже, чем в единичном, так как на настроенных станках и автоматическом оборудовании могут работать рабочие сравнительно низкой квалификации.

В состав рабочих входят производственные (основные), вспомогательные, инженерно-технические работники (ИТР), служащие (бухгалтер, главный инженер) и  младший обслуживающий персонал (охрана, уборщица). 

Производственные рабочие – слесари общей и узловой сборки, рабочие по испытаниям изделий, рабочие связанные с упаковкой, пропиткой, окраской.

Расчет числа рабочих за каждой операцией:

;

1. Входной контроль:

2. Получение заготовок штамповкой:

3. Очистка от оксидной пленки:

4. Промывка:

5. Получение защитного рельефа фотоспособом:

6. Травление меди:

7. Удаление защитного рельефа:

8. Получение защитной маски:

9. Нанесение знаков маркировки:

10. Лужение контактных площадок сплавом Розе:

11. Получение монтажных отверстий:

12. Обработка по контуру:

13. Выходной контроль:

Количество производственных рабочих:

Вспомогательные рабочие – наладчики, электрики, контролеры, ремонтники. Число вспомогательных рабочих:

.

Общее число рабочих  на сборочном участке (цехе) получается как сумма: 

.

Численность ИТР: .

Численность служащих: .

Численность младшего обслуживающего персонала: .

В нашем случае 8 часовой рабочий день в 2 смены, следовательно, общее количество производственных рабочих увеличивается вдвое.

Рассчитаем площадь участка.

Производственная площадь:

,

где - удельная производственная площадь, приходящаяся на один станок.

- количество станков и оборудования.

Площадь вспомогательных помещений составляет 30-45 % от производственной площади. Сюда входят:

– склады материалов 10-15 %;

– промежуточные склады 10%;

–  инструментально-раздаточные кладовые 10-20 %.

Общая площадь участка:

8.Охрана труда и техника безопасности

На охрану труда и технику безопасности на любом производстве уделяют большое внимание. В соответствии с законодательством РФ о труде, надзор и контроль его соблюдения осуществляют специально уполномоченные государственные органы. На предприятиях общее руководство по безопасности труда и ответственность за соблюдение законодательства об охране труда возложены на его директора и главного инженера. Главному инженеру подчинен отдел по безопасности труда, который ведет непосредственную работу по обеспечению безопасности труда на предприятии. Для предупреждения производственного травматизма на предприятиях регулярно наблюдается за состоянием безопасности труда на рабочих местах, участках, в цехах и на предприятии в целом. Для предотвращения несчастных случаев большое значение имеет знание и строгое выполнение существующих положений и требований по технике безопасности.

Все работающие и вновь поступившие на предприятие независимо от стажа и опыта работы проходят инструктаж по технике безопасности на основании требований, соответствующих правил и инструкций, который подразделяется на несколько основных видов:

1. Вводныйинструктаж, проводится работником охраны для вновь поступивших на предприятие, а также для учащихся и студентов, направленных на прохождение производственной практики;

2. Первичныйинструктаж на рабочем месте проводится непосредственно руководителем работ с лицами, вновь принятыми, переведенными из одного подразделения в другое, с одного вида оборудования на другое;

   3. Повторный(периодический) инструктаж проводится со всеми работниками не реже одного раза в пол года. Он служит для проверки знаний работников правил и инструкций по безопасности труда;

4. Внеплановыйинструктаж поводится на рабочем месте при изменении технологического процесса, оборудования, инструмента, в результате чего изменяются условия труда, и при нарушении работниками правил и инструкций по безопасности труда.

Техника безопасности:

  -  К работам по техническому обслуживанию и ремонту электрооборудования допускают лиц, прошедших инструктаж по технике безопасности.

  - Работать только исправным, чистым инструментом.

  -  Выключатели, рубильники должны располагаться в местах, обеспечивающих их выключение с минимальными затратами времени. Запрещается применять рубильники открытого типа.

  -  Перед началом работы необходимо надеть защитные приспособления, имеющих отметку об испытании.

          Каждый работник производственного подразделения перед тем, как приступить к работе, должен быть ознакомлен с правилами безопасности труда и противопожарных мероприятий. Повторный инструктаж проводится при смене и переустановке оборудования, при изменении технологии процесса, при изменении режимов выполнения отдельных операций и т.д. При производстве РЭА широко используют изоляционные материалы. При их металлической обработке образуется много пыли, и выделяются газообразные продукты разложения материала. Поэтому рабочее место должно быть оборудовано местной вытяжной вентиляцией. Полностью устранить вредное влияние процессов при механической обработке слоистых изоляционных материалов можно только автоматизацией механической обработки.

          Для обеспечения чистоты воздуха и заданных метероологических условий для физических работ средней тяжести с энергозатратами до 172-293 Дж/с (150-250 ккал/ч) в помещении цеха предусмотрена общеобменная приточно-вытяжная механическая вентиляция. Помещения для приготовления и хранения бактерицидов для СОЖ, оборудованы местной вытяжной вентиляцией.

          Для очистки приточного атмосферного воздуха от различных частиц и пыли применяется циклон. В соответствии с требованиями СН и П2-33-75 ворота, двери и технологические проемы оборудованы воздушными и воздушно-тепловыми завесами.

          Для обеспечения безопасных условий труда необходимо обеспечить достаточное освещение. Естественное и искуственное освещение цеха соответствует требованиям СН и П 23.05-95. Коэффициент естественной освещенности на рабочих поверхностях при верхнем и боковом освещении к.е.о.=4,2%. При искусственном освещении в цехе применяется система комбинированного освещения (общее и местное), обеспечивающая на рабочих местах освещенность 200 лк.

          Для рабочих, участвующих в технологическом процессе механической обработки предусмотрены удобные рабочие места, не стесняющие их действий во время работы. На рабочих местах имеется площадь, на которой размещаются стеллажи, тара, столы и другие устройства для размещения оснастки, материалов, заготовок и готовых изделий.

          Ширина цеховых проходов и проездов, расстояния между станками установлены в зависимости от применяемого оборудования, транспортных средств, обрабатываемых заготовок и соответствуют «Нормам технологического проектирования

Участок оборудован средствами пожаротушения, такими как огнетушители ОУ-25; предусмотрен пожарный водопровод.

Заключение

          В курсовой работе был разработан технологический процесс изготовления  печатной платы блока управления стеклоочистителем. Произведен расчет типа производства, рабочего состава, выбор оборудования и инструментов. По результатам работы спроектирован участок для изготовления печатных плат годовой программы выпуска в 200 тыс. штук. Изготовление печатных плат будет производиться по принципу массового производства, на участке с 35 рабочими местами в смену для выполнения различных операций. Действительный годовой фонд времени рабочего места 3945 часов. В процессе изготовления имеется 13 различных операций.

Список используемой литературы

1.  Ильин В.А. Технология изготовления печатных плат. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1984. — 77 с.

2.  Павловский В. В., Васильев В. И., Гутман Т. Н. Проектирование техно-логических процессов изготовления РЭА.- М.: Радио и связь, 1982. — 160 с.

3.  Егоров М.Е. Основы проектирования машиностроительных заводов. – М.: Высшая школа, 1969.