Блок автоматизованого управління зв`язком [ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати. скачати Міністерство освіти Російської Федерації ТАМБОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ Дипломний проект на тему: БЛОК АВТОМАТИЗОВАНОГО УПРАВЛІННЯ ЗВ'ЯЗКОМ Тамбов 2007 Анотація Дипломний проект на тему: "Блок автоматизованого управління зв'язком". Відмінною особливістю проекту є застосування вдосконаленої конструкції блоку, виконаної за сучасною технологією і збільшує ремонтопридатність і міцність блоку. Вибір елементної бази зроблений на основі технічного завдання. Проектування друкованого вузла вироблялося в системі "Personal CAD", а розробка креслярсько-конструкторської документації з застосуванням пакету прикладних програм "Auto CAD". Обсяг пояснювальної записки. . . . . . . . . . . 161 с. Кількість рисунків. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 Кількість таблиць. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20 Кількість графічного матеріалу: формат А1. . . . . . . . . . . . . . . . . 11 аркушів формат А4. . . . . . . . . . . . . . . . . .1 Аркушів Зміст Введення 1. Вихідні дані та їх аналіз 1.1 Розширене технічне завдання 1.2 Випробування на вплив зовнішніх чинників 1.3 Аналіз відповідності елементної бази заданим умовам експлуатації 1.4 Патентний пошук і обгрунтування теми дипломного проекту 2. Проектування блоку 2.1 Опис схеми електричної функціональної 2.2 опис схеми електричної принципової 2.3 Вибір елементної бази та перевірка на відповідність умовам експлуатації 2.4 Конструювання блоку 3. Проектування функціонального вузла 3.1 Розміщення навісних елементів 3.2 Розрахунок друкованого монтажу 4 Конструкторські розрахунки 4.1 Розрахунок надійності пристрою 4.2 Розрахунок теплового режиму. 4.3 Розрахунок технологічності блоку 4.4 Розробка системи автоматизації 5. Техніко-економічний розрахунок 5.1 Маркетингові дослідження 5.2 Розрахунок продуктивності вироби 5.3 Розрахунок капітальних вкладень і одноразових витрат. 5.4 Розрахунок собівартості та оптової ціни продукції 5.5 Розрахунок економічного ефекту 6. Безпека життєдіяльності 6.1 Техніка безпеки при проектуванні РЕЗ 6.2 Охорона праці при виробництві РЕА 6.2.1 Основні санітарно-гігієнічні вимоги до пристрою підприємства 6.2.2 Вимоги до будівель і споруд. 6.2.3 Характеристика шкідливих факторів на підприємстві 6.2.4 Потенційні небезпеки проектованого об'єкта. 6.2.5 Пожежна безпека 6.2.6 Електробезпека. 6.3 Розрахунок захисного заземлення електроустановок 6.4 Розрахунок освітлення виробничого приміщення 6.5 Розрахунок кондиціонування виробничого приміщення. 7 Громадянська оборона. Висновок Список використаних джерел Введення Науково-технічний прогрес, що визначає потужний обсяг суспільного виробництва в значній мірі обумовлений впровадженням електроніки в усі галузі сучасної промисловості. Прогрес в області обчислювальної техніки та радіоелектроніки пов'язаний з достоїнствами досягнень у мікроелектроніці, тобто у створенні схем малої, середньої, великої та надвеликої ступеня інтеграції. Поява мікропроцесорних ВІС дозволило через їхню відносну дешевизну, малих габаритів, маси, потужності споживання і властивості програмованих функцій вирішити проблему розробки малого числа БІС для великої кількості застосувань, впровадити обчислювальну техніку в ті галузі промисловості, в яких вона раніше не застосовувалася. Сучасною індустрією освоєні і випускаються безліч типів мікропроцесорів, завдяки яким забезпечуються виняткові переваги цифрових методів обробки інформації. Досягнутий вітчизняної електронної промисловістю високий рівень технології елементної бази, засобів обчислювальної техніки відкриває широкі можливості з масового створення інформаційно-керуючих обчислювальних систем з більш сучасними технічними характеристиками. В даний час все більший розвиток отримує застосування мікропроцесорної системи при управлінні роботою радіосигнали комплексу, тому що сучасний радіопередавальний комплекс являє собою складну систему, яка включає в себе пристрої безпосередньо виконують задану функцію, а також пристрої захисту та контролю які забезпечують безперебійну роботу системи. Управління такої системи являє собою складний процес, виконання якого вручну є важкоздійснюваним завданням. Завданням цього дипломного проекту є розробка системи управління короткохвильового радіопередавача на основі сучасної вітчизняної елементної бази. З вище сказаного можна зробити висновок, що існує потреба у виготовленні подібних систем керування. 1. Вихідні дані та їх аналіз Розширене технічне завдання 1.1.1 Найменування вироби''Блок автоматизованого управління зв'язком''. 1.1.2 Блок автоматизованого управління зв'язком призначений для здійснення автоматизації управління зв'язком - для управління випромінює пристроєм, трьома радіоприймальними пристроями, оконечной апаратурою та обміну інформацією з ними. 1.1.3 Блок автоматизованого управління зв'язком відноситься до возить РЕА. Габаритні розміри блоку не повинні перевищувати Габаритні розміри блоку LxBxH 292х405х228, 5 мм, маса не більше 15,5 кг 1.1.4 Блок повинен витримувати випробування на міцність при транспортуванні в упакованому вигляді: - Тривалість ударного імпульсу, мс ...................................... від 5 до 10; - Частота ударів в хвилину ............................................. ............ від 40 до 80; - Пікове ударне прискорення, м / с 2 (g) ......................... 49,98,245 (5,10,25). 1.1.5 На передній панелі блоку повинні знаходитись елементи ручного управління людиною-оператором і елементи індикації несправностей. Задня стінка блоку повинна бути вільною від будь-яких елементів управління. Розташування передньої панелі - вертикальне. 1.1.6 Обмін даними здійснюється через інтерфейс ИРПС по симетричним односпрямованим лініях зв'язку з використанням 20 мА струмового петлі. Швидкість передачі інформації по стиках ИРПС не менше -9600 біт / с, а по стиках ТЧ і С1-І не менше 1200 і 2400 біт / с. 1.1.7 Вихідна інформація про працездатність блоків передавача контролюється по оптичних індикаторів. 1.1.8 Середній час напрацювання на відмову повинно бути не менше 4000 годин. 1.1.9 Середній час відновлення не більше 3 ч. 1.2 Випробування на вплив зовнішніх чинників 1.2.1 Випробування на міцність при дії синусоїдальної вібрації однієї частоти: - Частота, Гц .............................................. ............................................. 20 ± 1 - Амплітуда віброприскорення, м / с 2 (g )....................................... ........ 19,6 ± 2 - Час витримки, ч, не менше .......................................... ...................... 0,5 1.2.2 Випробування на вплив підвищеної вологості: - Відносна вологість ............................................... .................... 80% - Температура, ° C ............................................. .......................................... 25 - Час витримки, ч. ............................................ ..................................... 48 Час витримки в нормальних кліматичних умовах, год, не менее.6 Випробування на вплив зниженого атмосферного тиску: - Температура, ° C ............................................. ......................................... 10 - Атмосферний тиск, Па (мм. рт. Стовпа )........................ 6,1 · 10 4 (460) - Час витримки при зниженому тиску, ч. ........................ від 2 до 6 - Час витримки в нормальних кліматичних умовах, ч. .. від 2 до 6 1.2.4 Випробування на вплив зниженої температури середовища: - Гранична температура, ° C. ........................................... .....................- 40 - Час витримки при граничній температурі, ч. .................... від 2 до 6 - Робоча температура, ° C ............................................ ............................... 5 - Час витримки при робочій температурі, ч. .......................... від 2 до 6 - Час витримки в нормальних кліматичних умовах, ч. від 2 до 6 1.2.5 Випробування на вплив підвищеної температури середовища: - Робоча температура, ° C ............................................ ............................. 40 - Час витримки при робочій температурі, ч. .......................... від 2 до 6 - Гранична температура, ° C ............................................ ....................... 55 - Час витримки при граничній температурі, ч. .................... від 2 до 6 - Час витримки в нормальних кліматичних умовах, ч. .. від 2 до 6 1.2.6. Випробування на міцність при транспортуванні в упакованому вигляді: - Тривалість ударного імпульсу, мс ........................................ від 5 до 10 - Частота ударів в хвилину ............................................. .............. від 40 до 80 - Пікове ударне прискорення, м / с 2 (g )............................. 49,98,245 (5,10,25 ) - Загальна кількість ударів, не менше ........................................... ............ 60 1.3 Патентний пошук і обгрунтування теми дипломного проекту У відповідність з темою дипломного проекту був проведений патентний пошук в області пристроїв автоматизованого управління і контролю зв'язку в приемопередающих радиоустройствах. З цією метою вивчена науково-технічна та патентна інформація: -Опис винаходів до авторських свідоцтв РФ. -Офіційні бюлетені Державного комітету при Радміні РФ у справах винаходів і відкриттів. -Реферативні збірники ЦНІІПО "Винаходи за кордоном" -Книги, журнали, доповіді, звіти, інструкції і інші матеріали. Результати пошуку зведені в таблицю 1.1. Таблиця 1.1 - Патентні документи Країна патентування Номер охоронного документа Організація Винахідник Дата пріоритету Назва винаходи Росія 4842440/24 Ярославський Політехнічний інститут М'ясників В. К. Кулебякін А.А 15.06.93 Пристрій програмного управління Росія 4939757/24 Дослідно-експерементальний завод цивільної авіації Куцетов А.А., Ревук А.Г., Ільницький А. 07.06.93 Пристрій для контролю параметрів Росія 4909854/24 Харківська філія ВНИПКИ Хомяков С.М., Леонов О.С. 06.11.92 Пристрій передачі команд управління зв'язком Росія 3465028/18-24 ------ Шликов Н.І. 10.15.94 Система управління передавального комплексу СРСР 4914376/24 Інститут ядерних Досліджень АНУССР Воропаєв С.М., Пушкін А.В., Савінков Ю.М. 05.03.86 Пристрій контролю якості зв'язку У розглянутих патентах кожне з пристроїв являє собою аналог вузлів входять до блоку управління. Окремо взятий патент не має необхідної функціональності, щоб замінити або бути аналогом всього блоку. Розглядаючи їх у сукупності, кілька недоліків, характерних і для багатьох інших систем управління радіопередавальних пристроїв. Ці недоліки обумовлені дуже жорсткими вимогами до сучасних засобів зв'язку, а саме високу швидкодію, підвищена надійність і стійкість, дуже високі точності. У розглянутих виробах-аналогах для підвищення точності вимірювання застосовуються такі рішення, як пристрої корекції характеристик, калібрування та інші, однак вони істотно знижують швидкодію і ускладнюють структуру схеми. Крім того, вимірювання проводяться в основному на зниженій частоті, що призводить до ускладнення апаратури з введенням таких вузлів, як змішувачі, синтезатори, формувачі змішаної частоти. Ці недоліки призводять до необхідності розробки пристроїв із застосуванням нових схемних рішень, які відповідають сучасним вимогам. Висновок: при аналізі науково-технічної інформації по даній темі були вивчені існуючі способи побудови систем управління і контролю зв'язку в приемопередающих комплексах. Патентний пошук дав повне уявлення про стан досліджуваного питання. У результаті проведеного патентного пошуку встановлено ступінь новизни розроблюваної системи управління. 2. Проектування блоку 2.1 Опис схеми електричної структурної До блоку автоматизованого управління зв'язком входять наступні складові частини: стабілізатор напруги; стабілізатор; мікроконтроллер управління; пристрій передачі і прийому команд управління; модем: перетворювач; формувач частоти плата розширення інтерфейсу мікропроцесора; комутатор напрямків; комутатор прийомних ланцюгів. Блок автоматизованого управління зв'язком забезпечує: обмін інформацією по стику інтерфейсу радіального послідовного (ИРПС); обмін інформацією з крайовою апаратурою (ОА), з можливістю дистанційного управління ОА; прийом інформації з трьох радіоприймальних пристроїв, керування ними за ИРПС; видача інформації в радіопередавальний пристрій (РПДУ) з дистанційним управлінням ним по системі телеуправління - телесигналізації (ТУ-ТС); взаємодія з блоком годин електронних БЧЕ-2; контроль справності та індикація стану технічних засобів. Стабілізатор напруг призначений для одержання стабілізованих напруг для харчування осередків блоку автоматизованого управління зв'язком. Вхідна напруга - ( ) В. Він виконаний на основі стабілізуючих уніфікованих вторинних джерел живлення типу МП ЖБКП.436434.002 ТУ з захистом від перевантажень і короткого замикання. Джерела живлення розміщені на радіаторі. Електричні з'єднання осередку з блоком здійснюється за допомогою з'єднувача типу ГРПМШ-1. Стабілізатор, призначений для отримання двох стабілізованих джерел 20В. Він складається з двох функціональних вузлів: задає генератора і двох стабілізаторів струму. Мікроконтролер управління призначений для програмної обробки інформації з можливістю обміну даними по стиках ИРПС і в паралельному коді. Пристрій передачі і прийому команд управління (УППКУ) забезпечує: - Обмін з БАУС змістом переданих і відповідальність команд управління кореспондентом; - Формування, передачу, прийом, декодування команд управління (КУ) кореспондентом. Модем здійснює модулювання і демодулірованіе сигналів. Перетворювач призначений для перетворення аналогових сигналів виходів автоматичного радіоуправління радіопередавального устрою (АРУ РПУ) в цифрову форму, формування сигналів управління, прийому і корекції коду часу з подальшою передачею в шину даних. Формувач частоти призначений для формування сигналу частотою 576 кГц з фазою, що збігається з фазою прийнятої інформації, демодуляції сигналів РПУ, запам'ятовування сигналів переривання від осередків УППКУ і комутації інформаційних сигналів. Плата розширення інтерфейсу мікропроцесора призначена для розширення інтерфейсу осередку процесора. Комутатор напрямків призначений для комутації дев'яти сигналів на вісім напрямків. Комутатор прийомних ланцюгів призначений для комутації інформаційних ланцюгів, прийому та формування сигналів управління в блоці БАУС. Плата індикації призначена для відображення буквено-цифрової інформації. 2.2 Розробка схеми електричної принципової Схема електрична принципова ТГТУ.468323.043 Е3 і перелік елементів ТГТУ.468323.043 ПЕ3 наведені в пояснювальній записці до дипломного проекту ТГТУ.468323.043 ПЗ. Напруга живлення постійного струму через з'єднувач Х18 і фільтр, виконаний на елементах С1 - С8, L1, L2, Z1 - Z8, надходить на тумблер включення живлення S1. Далі напруга через вставки плавкі F1 і F2 надходить для живлення кіл КРУ ОА і на стабілізатор напруги для формування вторинного живлення блоку. Індикація напруги здійснюється світлодіодами Н9 - Н14. За включення харчування або натисненню кнопки S2 мікроконтроллер управління проводить перевірку працездатності блоку, индицируется світлодіодом Н18. Плата розширення інтерфейсу мікропроцесора виробляє дешифрацию сигналів управління для решти осередків блоку. Комутація інформаційних ланцюгів для перевірки здійснюється комутатором прийомних ланцюгів. При позитивних результатах перевірки загоряється світлодіод Н17, в іншому випадку - Н19. По натисненню кнопки S3 проводиться контроль технічних засобів, результати якого индицируются мікроконтролером управління на світлодіодному табло осередку плати індикації. Кнопки S4 і S5 служать для управління індикацією світлодіодного табло і вибору режимів роботи блоку. Взаємодія з ОА забезпечує мікроконтроллер управління через модем, комутатори формувача частоти і комутатора напрямів і з'єднувач Х5. Індикація стану ланцюгів КРУ ОА здійснюється світлодіодами Н4 - Н8 за допомогою комутатора прийомних ланцюгів. Взаємодія з РПДУ за системою ТУ-ТС через з'єднувач Х7 і комутатор прийомних ланцюгів і модем забезпечує мікроконтроллер управління. Індикація сеансів ТУ-ТС і ДУ ОА здійснюється світлодіодами Н20 - Н23. Прийом і передачу команд управління забезпечують пристрої приймання та передачі команд управління, дистанційне керування РПУ - плата розширення інтерфейсу мікропроцесора і мікроконтроллер управління, взаємодія з блоком годин електронних - перетворювач. 2.3 Вибір елементної бази та перевірка на відповідність умовам експлуатації Елементна база не повинна експлуатуватися в режимах і умовах, більш важких в порівнянні з обговореними в технічній документації на ці елементи. Умови експлуатації радіоелементів наведені в таблиці 1. Таблиця 2.1 - Характеристики радіоелементів Конструкційні параметри Параметри зовнішніх воздествия Кол., Вібрація Найменування шт. Маса, г Встановіть-вочной площа Інтенсивністю-тенсивністю відмов, 1 / год Діапа-зон тим- температур, ° C Часто-та, Гц Перег-вантаження, g Удар-ні перег-вантаження, g Ліней-ні ус-корі- ня, g 564ТМ2 1 1 65 1,8 · 10 -7 -60 ... +125 1-5000 40 1500 50 564ІЕ11 1 1,5 234 1,8 · 10 -7 -60 ... +125 1-5000 40 1500 50 564ЛН2 1 1,5 65 1,8 · 10 -7 -60 ... +125 1-5000 40 1500 50 564ЛА9 1 2 65 1,8 · 10 -7 -60 ... +125 1-5000 40 1500 50 533ІД7 1 2 110 1,8 · 10 -7 -60 ... +125 1-5000 40 1500 50 564ЛП2 2 2 65 1,8 · 10 -7 -60 ... +125 1-5000 40 1500 50 561ІР6 1 2 472,5 1,8 · 10 -7 -60 ... +125 1-600 10 75 25 561ЛА7 1 2 146 1,8 · 10 -7 -60 ... +125 1-600 10 75 25 561ЛЕ5 2 2 146 1,8 · 10 -7 -60 ... +125 1-600 10 75 25 1561ЛІ2 1 2 146 1,8 · 10 -7 -60 ... +125 1-600 10 75 25 М1821ВІ54 1 4,5 465 1 · 10 -8 -60 ... +85 1-600 10 75 25 М1821ВМ85А 1 6 772,5 1 · 10 -8 -60 ... +85 1-600 10 75 25 М1821ВН59 1 4,5 540 1 · 10 -8 -60 ... +85 1-600 10 75 25 М1821ВВ51 1 4,5 198,7 1,8 · 10 -7 -60 ... +125 1-600 10 75 25 КР588ВА1 2 5 525 1 · 10 -8 -60 ... +85 1-2000 10 75 15 КР588ІР1 1 5 525 1,8 · 10 -7 -60 ... +85 1-2000 10 75 15 К10-17а-8, 2 пФ 1 0,5 31,3 1,5 · 10 -7 -60 ... +125 1-5000 40 1000 500 К10-17а-0, 1 мкФ 11 0,5 31,3 1,5 · 10 -7 -60 ... +125 1-5000 40 1000 500 К50-29-47 мкФ 1 1,5 102 1 · 10 -7 -60 ... +85 1-3000 20 1000 200 С2-33-0, 125 8 0,15 17,6 2 · 10 -8 -60 ... +125 1-5000 15 1000 50 2Д510А 1 0,1 11 1 · 10 -6 -60 ... +85 10-600 10 75 25 ГРПМ1-61 1 25 1550 1 · 10 -6 -60 ... +85 1-600 40 1000 500 СНО51 1 18 1360 1 · 10 -6 -60 ... +85 1-600 40 1000 500 К1-4дс 1 5 160 1 · 10 -7 -60 ... +125 1-3000 15 1000 50 Перелік застосованих у блоці автоматизованого управління зв'язком елементів наведено в таблиці 1.2. Тут же наведені їх основні конструкційні та експлуатаційні параметри. Відповідно до допустимими зовнішніми впливами і даними таблиці 1.2 елементна база відповідає умовам експлуатації і може використовуватись без додаткових заходів захисту, що надалі дозволить знизити масу, а отже й собівартість виробу. 2.4 Конструювання блоку Блок автоматизованого управління зв'язком виконаний аналогічно по ОСТ4.410.029-86 і побудований за структурною схемою "осередок - апарат". Несучою конструкцією блоку є передня і задня панелі, з'єднані між собою стяжками. Прилад закритий верхній, нижній обшивками і бічними кришками. На передній панелі розташовані органи управління, контролю та індикації. На задній панелі розташовані з'єднувачі типу 2РМ, за допомогою яких здійснюються зовнішні електричні з'єднання. Для забезпечення заземлення на об'єкті експлуатації на задній панелі приладу встановлена ​​клема заземлення з болтом М8 для підключення шини заземлення. Для додаткового захисту від зовнішніх механічних впливів прилад встановлений на амортизаторах типу АПН. У приладі встановлені осередки з розміром друкованих плат 170 х 110 х 1,5 мм. Конструкція осередків відповідає ОСТ4.410.015-82 і являє собою друковану плату з установленими на ній електрорадіоізделіямі (Ері) і накладкою з елементами кріплення осередків у блоці. Електричне з'єднання осередків всередині приладу здійснюється через з'єднувачі типу СНТ та ГРПМ. Доступ до осередків забезпечується після зняття верхньої обшивки. Установка осередків здійснюється за поліамідним напрямних, які кріпляться до стяжкам приладу, а витяг осередків здійснюється за допомогою знімача зі складу ЗІП-О. Електромонтаж приладу виконаний джгутом і закривається нижній обшивкою. Місця встановлення осередків у приладі визначені маркуванням умовних позначень осередків на планках. Позиційні позначення осередків і Ері в приладі маркуються фарбою, а місця розташування Ері в осередках вказані в схемах електричних розташування. Кріплення приладу на об'єкті здійснюється чотирма гвинтами М6. Легкоз'ємний приладу забезпечується наявністю напрямних, по яких він висувається. Планка з написом умовного позначення приладу та місцем заводського номера кріпиться на передній панелі приладу. Пломбування приладу здійснюється мастикою бітумної за допомогою пломбувальних чашок, встановлених на верхній і нижній обшивках. Зовнішні поверхні приладу покриті емаллю МЛ-12 світло-сірої, передня панель - емаллю МЛ-12 "біла ніч". Написи на приладі виконані чорним кольором. Габаритні розміри приладу (LхBхH) не більше 280х405х230 мм. Маса не більше 16 кг. 3. Проектування функціонального вузла Як заданого функціонального вузла розглядається друкований вузол, а саме комутатор прийомних ланцюгів (А2). Розробка друкованого вузла проводилася із застосуванням САПР фірми "Autodesk" (США). Розробка креслярсько-конструкторської документації з застосуванням пакету прикладних програм "Auto - CAD". Проектування друкованого вузла вироблялося в системі "Personal-CAD". Зокрема було зроблено такі кроки: -Автоматичне отримання вихідної інформації зі схеми електричної принципової; -Змішане автоматичне і ручне розміщення (двостороннє) елементів на друкованій платі; -Трасування друкованих провідників заданої ширини у двох шарах; -Отримання попередньої документації (деталювальні і складальні креслення). Остаточна підготовка креслень вироблялася в пакеті прикладних програм ACAD. 3.1 Розміщення навісних елементів Розміщення здійснюється у відповідності з ОСТ4.ГО.010.030 і ОСТ4ГО.010.009. Вибираємо варіант установки електрорадіолементов на плату відповідно до заданих умов експлуатації та технічними вимогами до конструкції друкованого вузла. Елементи встановлюються за ГОСТ29137-91: - Резистори за варіантом 010.02.0201.00.00. конденсатори: - К50-29 за варіантом 010.02.0208.00.00, - К10-17 за варіантом 180.00.0000.00.00. мікросхеми: - Планарні за варіантом 380.18.1113.00.00, - Не планарні за варіантом 320.00.0000.00.00. Нижче коротко опишемо процес розміщення електрорадіоелементів на друкованій платі. Схему електричну принципову розбиваємо на функціонально пов'язані групи, складаємо таблицю з'єднань, виробляємо розміщення навісних елементів у кожній групі. Групу ЕРЕ, що має найбільшу кількість зовнішніх зв'язків з уже розміщеної групою ЕРЕ розміщуємо поруч і так далі. За ГОСТ 23751-79 виробляємо раціональне розміщення навісних ЕРЕ з урахуванням мінімізації електричних зв'язків між елементами і так як друкована плата виготовляється двостороння, то кількість переходів друкованих провідників із шару в шар крім того, якщо можливо, то доцільно виконати рівномірний розподіл мас навісних елементів по поверхні друкованої плати. Елементи з найбільшою масою слід встановлювати поблизу місць механічного кріплення плати. Розміщення навісних електрорадіоелементів проводилося в пакеті прикладних програм P-CAD комбіновано автоматичним і ручним способом. 3.2 Розрахунок друкованого монтажу Проведемо розрахунок друкованого монтажу плати пристрою керуючого. Вихідними даними для розрахунку є: товщина провідника , Максимальний струм, що протікає по шині живлення , Максимальна довжина провідника , Допустиме падіння напруги на провідниках , Розміри друкованої плати 110 '170 мм, максимальний діаметр висновків встановлюються ЕРЕ , Відстані між висновками мікросхеми . Вибираємо для виготовлення ПП позитивний комбінований метод, плата повинна відповідати третього класу точності за ОСТ 4.010.022-85. Визначаємо мінімальну ширину, мм, друкованого провідника по постійному струмі для ланцюгів живлення і заземлення: (3.1) де максимальний постійний струм, що протікає в провідниках, А, ; допустима щільність струму, А / мм 2, ; товщина провідника, мм, . Визначаємо мінімальну ширину провідника, мм, виходячи з допустимого падіння напруги на ньому: (3.2) де питомий об'ємний опір, Ом × мм 2 / м, ; довжина провідника, м, ; допустиме падіння напруги на провідниках, В, . 4. Визначаємо номінальне значення діаметрів монтажних отворів : (3.3) де максимальний діаметр виведення встановлюваного ЕРЕ; нижнє граничне відхилення від номінального діаметра монтажного отвору, мм, ; різниця між мінімальним діаметром отвору і максимальним діаметром виводу ЕРЕ, мм, . Розраховуємо діаметр контактних площадок. Мінімальний діаметр, мм, контактних майданчиків для ДПП, виготовлених комбінованим позитивним методом: при фотохімічному способі отримання малюнка (3.4) де мінімальний ефективний діаметр площадки; - Товщина фольги, мм, . (3.5) де відстань від краю просвердленого отвору до краю контактної площадки, мм, ; допуски на розташування отворів і контактних площадок / 1 /; максимальний діаметр просвердленого отвори: (3.6) де допуск на отвір, мм, ; максимальний діаметр контактної площадки: (3.7) 6. Визначаємо ширину провідників. Мінімальна ширина провідників, мм, для ДПП виготовлених комбінованим позитивним методом: при фотохімічному способі отримання малюнка (3.8) де мінімальна ефективна ширина провідника, мм, Максимальна ширина провідників (3.9) Визначаємо мінімальну відстань між провідником і контактної майданчиком (3.10) де відстань між центрами аналізованих елементів, мм, ; - Допуск на розташування провідників / 1 /, мм, . Мінімальна відстань між двома контактними майданчиками (3.11) Мінімальна відстань між двома провідниками (3.12) Враховуючи технологічні можливості приймаємо: -Ширину провідника друкованої плати для ланцюгів харчування 0,8 мм; -Ширину провідника для сигнальних ланцюгів 0,5 мм; -Діаметр контактної площадки 2,2 мм. 4. Конструкторські розрахунки 4.1 Розрахунок надійності по раптових відмов Приблизний розрахунок. Розрахунок надійності блоку автоматизованого управління зв'язком короткохвильового радіопередавача має свої характерні особливості зважаючи на специфіку його застосування, пов'язаної з тим, що даний пристрій відноситься до возить РЕЗ. Блок управління використовується в кліматичних умовах з температурою від мінус 20 до плюс 40 ° С і середньою вологістю 60%. Для проектованого блоку управління характерні наступні відмови: - Втрата працездатності через старіння або виходу з ладу використовуваних електрорадіоелементів (ЕРЕ); - Порушення з'єднання у місцях пайки або в роз'ємах; - Порушення умов експлуатації, наприклад використання при дуже високих або дуже низьких температурах, при високій вологості повітря, падіння блоку або вплив підвищеної вібрації; - Вихід з ладу блоку живлення; - Відшаровування доріжок ПП через старіння матеріалу. На початку для певного класу об'єктів вибирається один з типів показників надійності: інтервальний, миттєвий, числовий, [8]. Вибираємо, з урахуванням виду об'єкта (ремонтується з допустимими перервами в роботі), числові показники надійності, тобто m t - Середнє напрацювання між відмовами, m B - середній час відновлення об'єкта, К Г - коефіцієнт готовності. Таким чином, при конструкторському проектуванні РЕЗ не потрібно розраховувати всі ПН, необхідно, перш за все, визначити вид об'єкта і вибрати ті ПН, які найбільш повно характеризують надійностних властивості розроблюваного об'єкта. Для подальшого вибору показників надійності встановимо шифр з чотирьох цифр, за рекомендацією [8]: 2431. Що відповідає: перша цифра: ознака, ремонтопридатність - ремонтується (2), друга цифра: ознака, обмеження тривалості експлуатації - до досягнення граничного стану (4), третя цифра: ознака, часовий режим використання за призначенням - циклічно нерегулярний (3), четверта цифра: ознака, домінуючий фактор при оцінці наслідків відмови - факт виконання або не виконання виробом заданих йому функцій у заданому обсязі (1). Виходячи з цих даних [8] визначаються показники надійності. Отримані результати порівнюємо з [8]. Остаточно отримуємо, що у зв'язку з тим, що приймач ремонтується, відновлюваний, з допустимими перервами в роботі, то ПН будуть m t, m в, К р, Т. е. ми вибрали числові ПН: напрацювання на відмову - m t, середнє час відновлення об'єкту - m в, коефіцієнт готовності - До р. Відповідальним етапом у проектуванні надійності РЕА є обгрунтування норм, тобто допустимих значень для вибраних показників надійності. Це пояснюється наступними причинами. По-перше, від правильності результатів даного етапу залежить успіх і сенс усіх розрахунків надійності, тому що тут ми визначаємо, яке значення показників надійності можна вважати допустимим. По-друге, немає загальних правил і рекомендацій для встановлення норм надійності різних об'єктів, багато чого залежить від суб'єктивних факторів та досвіду конструктора. По-третє, будь-яка помилка на даному етапі веде до важких наслідків: заниження норми веде до підвищення втрат від ненадійності, завищення - від дорожнечі. Отже, з [8] ми визначаємо виходячи з групи апаратури за ГОСТ 16019-78 - возимо на автомобілях; за кількістю ЕРЕ (1001 - 2000), що m t допустима дорівнює 4000 годин. Надійність РЕА в значній мірі визначається надійністю елементів електричної схеми (ЕЕС) та їх числом. Тому точність розрахунку ПН проектованого об'єкта щодо відмов, обумовлених порушеннями ЕЕС, має велике значення. Зауважимо, що до ЕЕС слід відносити місця пайок, контакти роз'ємів, кріплення елементів і т. д. При розробці РЕА можна виділити три етапи розрахунку: - Приблизний розрахунок, - Розрахунок з урахуванням умов експлуатації, - Уточнений розрахунок. Приблизний розрахунок проводиться з метою перевірити можливість виконання вимог технічного завдання по надійності, а також для порівняння ПН варіантів розробляється об'єкта. Приблизний розрахунок може здійснюватися, і коли принципової схеми ще ні, в цьому випадку кількість різних ЕЕС визначається за допомогою об'єктів аналогів. Вихідні дані та результати розрахунку представлені в таблиці 4.1. За даними таблиці розраховуються граничні та середні значення інтенсивності відмов, а також інші показники надійності. Розгляд надійності блоку беремо комутатор прийомних ланцюгів. Він призначений для комутації інформаційних ланцюгів, прийому та формування сигналів управління в блоці БАУС. Таблиця 4.1 - Вихідні дані для приблизними розрахунками надійності РЕА Порядковий номер і тип елемента Число елементів. кожного типу nj Межі та середнє значення інтенсивності відмов Сумарне значення інтенсивності відмов елементів певного типу  imin × 10 червень 1/час  i ср × 10 6 1/час  imax × 10 червень 1/час n  imin × 10 червня 1/час n  i ср × 10 6 1/час n  imax × 10 червня 1/час 1. Резистори Блок Б19К-2 4 0,13 0,18 0,23 0,52 0,72 0,92 С2-33 18 0,015 0,02 0,03 0,27 0,36 0,54 2. Конденсатори К-53-18 2 0,1 0,33 0,560 0,2 0,66 1,12 К10-17а 6 0,042 0,15 1,64 0,252 0,9 9,84 К50-29 2 0,003 0,035 0,513	0,006	0,07	1,026
3. Мікросхеми
588	5	0,002	0,1	0,55	0,01	0,5	2,75
564	9	0,002	0,1	0,55	0,018	0,9	4,95
249	4	0,03	0,02	0,6	0,12	0,08	2,4
156	2	0,04	0,04	0,65	0,08	0,08	1,3
4. Діоди	8	0,021	0,2	0,452	0,168	1,6	3,616
5. Транзистори	4	0,16	0,5	0,9	0,64	2	3,6
6. Реле	50	0,01	0,03	0,05	0,5	1,5	2,5
7. Вилка	1	0,05	0,1	0,55	0,05	0,1	0,55
8. Підстава ПП	1	0,08	0,83	0,12	0,08	0,83	0,12
9. Пайка	300	0,01	0,02	0,05	3	6	15

Зробимо обчислення:

(4.1)

(4.2)

(4.3)

, (4.4)

, (4.5)

, (4.6)

. (4.7)

Розрахунок з урахуванням умов експлуатації

Враховує вплив механічних впливів, висотності і кліматичних факторів. Проводиться за допомогою поправочних коефіцієнтів для інтенсивностей відмов за формулою

(4.8)

де інтенсивність відмов j - го елемента в номінальному режимі, 1 / год;

коефіцієнт, що враховує одночасний вплив вібрації і ударних навантажень;

коефіцієнти, що враховують відповідно вплив кліматичних факторів і висоти.

Позначимо твір поправочних коефіцієнтів для j - го

елемента через , Тоді

, (4.9)

З додатку 3 [8] знайдемо значення поправочних коефіцієнтів.

Оскільки блок автоматизації управління зв'язком відноситься до возимо на автомобілі апаратурі, використовуваної в лабораторних умовах,

кліматичні чинники:

температура 15 ¸ 35 ° С, вологість 65%,

висота розташування апарату 0 ¸ 2 м, отже .

У підсумку отримуємо загальний похідний коефіцієнт , Отже, умови експлуатації не впливають на інтенсивність відмов.

Таблиця 4.2 - Дані для розрахунку надійності з урахуванням умов експлуатації

З таблиці 4.2 отримуємо, що

, (4.10)

, (4.11)

. (4.12)

Уточнений розрахунок

Враховується відхилення електричного навантаження ЕРЕ і їх навколишнього середовища від номінального значення.

Інтенсивність відмов елементів j-го типу уточнена і всієї схеми розраховуються за формулами

(4.13)

(4.14)

де поправочний коефіцієнт, що визначається як функція коефіцієнта .

Коефіцієнти навантаження для резисторів визначаються за формулою

(4.15)

де P - середня потужність, що розсіюється на резисторі, Вт;

P _доп - Допустима потужність, розсіюється на резисторі, Вт.

Для резисторів R 1, R 2, R 17, R 18 максимальна розсіює потужність при напрузі живлення складає

(4.16)

(4.17)

Для резисторів R 3 ¸ R 16, R 19 ¸ R 22 максимальна розсіює потужність при напрузі живлення складає

(4.18)

(4.19)

Коефіцієнти навантаження для конденсаторів розраховуються за формулою

(4.20)

де постійна напруга на конденсаторі, В;

амплітуда імпульсної напруги, В;

амплітуда змінної складової напруги, В;

номінальна напруга на конденсаторі, В.

C 1 - С3, С10:

(4.21)

C 4 ... C 9:

(4.22)

Для діодів коефіцієнт навантаження береться з урахуванням коефіцієнтів з прямому струму , Зворотному току і напрузі , Т. е.

(4.23)

.

Для решти ЕРЕ візьмемо з таблиці 4 [8]

Реле: ;

Вилка:

Мікросхеми: .

Всі дані занесемо в таблицю 4.3

Таблиця 4.3 - Вихідні дані для уточненого розрахунку.

1 / год, (4.24)

год, (4.25)

. (4.26)

Розрахунок надійності з урахуванням інших видів відмов

Приймемо до розрахунку, що відмови родинних РЕА показують, що 60% всіх відмов викликано порушеннями ЕРЕ принципової схеми, 30% - помилками конструкції і 10% - порушеннями технології виготовлення і збірки. У цьому випадку

, (4.27)

де К _к і К _т - поправочні коефіцієнти, (їх розмір вибирається за рекомендацією [8]) враховують збільшення інтенсивності за рахунок помилок в конструкції і порушень технології відповідно. Коефіцієнти К _к і К _т:

; (4.28)

(4.29)

Тоді,

1 / ч.

Розрахуємо надійність блоку

Надійність блоку з урахуванням різної кількості елементів на платі знаходиться за формулою:

, (4.30)

де - Інтенсивність відмови блоку, 1 / год;

- Кількість елементів i-й плати, шт.;

- Кількість елементів розрахованої плати, шт.;

- Інтенсивність відмов розрахованої плати, шт.

Враховуючи, що плати в блоці мають практично однакове число елементів, тобто ставлення, враховують відмінність плат за кількістю елементів, відрізняється від одиниці на величину не більше ± 0,04, отже, можна знехтувати і допустити, що всі плати мають однакову кількість елементів. Виходячи з цього, розрахуємо надійність блоку:

;

(4.31)

;.

(4.32)

Порівняємо з нормою: 4432,62> 4000 г. За отриманими даними можна зробити висновок, що блок автоматизованого управління зв'язком з напрацювання на відмову може експлуатуватися, але, враховуючи не значне перевищення середнього напрацювання над допустимої напрацюванням, під час експлуатації слід не нехтувати технічним оглядом блоку.

4.2 Розрахунок теплового режиму

Вихідні дані: розмір корпусу

величини повітряних зазорів між нагрітої зоною, нижньою і верхньою поверхнею корпусу між нагрітої зоною і бічними поверхнями корпуса

температура навколишнього середовища

Визначення температури корпусу.

Розраховуємо питому поверхневу потужність корпусу блоку,

(4.33)

де потужність, що розсіюється блоком у вигляді теплоти, Вт, ;

S _до площа зовнішньої поверхні корпусу блоку.

(4.34)

За графіком на рис. 4.10 [12] задаємося перегрівом корпусу блоку в першому наближенні .

Визначаємо коефіцієнт лучеиспускания для верхньої , Бічний та нижньої поверхонь корпусу:

(4.35)

де ступінь чорноти ї зовнішньої поверхні корпусу, .

Для визначальною температури

(4.36)

розраховуємо число Грасгофа для кожної поверхні корпусу:

(4.37)

де b _m - коефіцієнт об'ємного розширення газів;

прискорення вільного падіння, м × с ^-2, ;

визначає розмір й поверхні корпусу;

кінетична в'язкість газу [12], м ² / с, ;

(4.38)

для бічній поверхні

для верхньої поверхні

для нижньої поверхні

Визначаємо число Прандтля з таблиці 4.10 [12] для визначальною температури .

Знаходимо режим руху газу, що обтікає кожну поверхню корпусу:

режим перехідний до ламінарного.

Розраховуємо коефіцієнти теплообміну конвекцією для кожної поверхні корпусу блоку :

(4.39)

де теплопровідність повітря [12], Вт / (мк), ;

коефіцієнт, що враховує орієнтацію поверхні корпусу.

для нижньої поверхні

для бічній поверхні

для верхньої поверхні .

Визначаємо теплову провідність між поверхнею корпусу і навколишнім середовищем :

(4.40)

де , , площі нижньої, верхньої та бічних поверхонь корпусу відповідно, м ^2:

(4.41)

(4.42)

Розраховуємо перегрів корпусу блоку РЕА у другому наближенні :

(4.43)

де коефіцієнт, що залежить від перфорації корпусу блоку, ;

коефіцієнт, що враховує атмосферний тиск навколишнього середовища, ;

(4.44)

де S _П - площа перфораційних отворів, ;

Визначаємо помилку розрахунку

(4.45)

Розраховуємо температуру корпусу блоку

(4.46)

Визначення середньо поверхневої температури нагрітої зони.

1. Обчислюємо умовну питому поверхневу потужність нагрітої зони блоку :

(4.47)

де потужність, що розсіюється в нагрітій зоні, Вт.

, (4.48)

де потужність, що розсіюється в елементах, встановлених безпосередньо на корпус блоку, Вт.

З графіка на малюнку 4.13 [12] знаходимо в першому наближенні перегрів нагрітої зони щодо температури навколишнього середовища блок .

Визначаємо коефіцієнт теплообміну випромінюванням між нижніми , Верхніми і бічними поверхнями нагрітої зони і корпусу:

, (4.49)

;

;

;

де наведена ступінь чорноти й поверхні нагрітої зони і корпусу:

; (4.50)

;

;

;

і ступінь чорноти і площа й поверхні нагрітої зони.

Для визначальною температури і визначального розміру знаходимо числа Грасгофа і Прандтля :

(4.51)

де коефіцієнт об'ємного розширення газів, ;

прискорення вільного падіння, м / с ^2, ;

кінетична в'язкість газу таблиця 4.10 / 3 /, м ² / с, .

для бічній поверхні корпуса

для верхньої поверхні

для нижньої поверхні

для

Розраховуємо коефіцієнти конвективного теплообміну між нагрітої зоною і корпусом для кожної поверхні:

для нижньої поверхні

(4.52)

для верхньої поверхні

(4.53)

для бічній поверхні

(4.54)

Визначаємо теплову провідність між нагрітої зоною і корпусом:

(4.55)

де коефіцієнт, що враховує кондуктивний теплообмін:

(4.56)

питома теплова провідність від модулів до корпусу блоку;

площа контакту рамки модуля з корпусом блоку.

Розраховуємо нагрів нагрітої зони у другому наближенні:

(4.57)

де коефіцієнт, що враховує внутрішнє перемішування повітря;

коефіцієнт, що враховує тиск повітря всередині блоку.

Визначаємо помилку розрахунку

(4.58)

Розраховуємо температуру нагрітої зони

(4.59)

Температура нагрітої зони t _з не перевищує допустимої температури експлуатації обраної елементної бази згідно 2.3. Проведений розрахунок показав, що для охолодження проектованого вироби раціональної є система, заснована на природному повітряному охолодженні.

4.3 Розрахунок технологічності блоку

Технологічна підготовка виробництва

Технологічна підготовка виробництва включає в себе вирішення завдань, згрупованих за такими основними напрямками:

• забезпечення технологічності конструкції виробу;

• проектування технологічних процесів;

• проектування і виготовлення засобів технологічного оснащення.

• організація і керування процесом технологічної підготовки виробництва.

Таким чином, охоплює весь необхідний комплекс робіт з технологічної підготовки виробництва, в тому числі конструктивно-технологічний аналіз виробів, організаційно-технологічний аналіз виробництва, розрахунок виробничих потужностей, складання виробничо-технологічних планувань, визначення матеріальних і трудових нормативів, налагодження технологічних процесів і засобів технологічного оснащення.

Проектовані технологічні процеси згідно з ГОСТ 14.301-73 для проектування деталей, конструкції яких відпрацьовані на технологічність. Для цієї мети ГОСТ 2.121-73 ЕСКД і ГОСТ 14.201-73 ЕСТП передбачають технологічний контроль конструюється документації на всіх стадіях розробки: ТЗ, технічна пропозиція, ескізний проект, технологічний проект, робоча документація.

Обов'язковим етапом, що передує проектуванню технологічних процесів, згідно з ГОСТ 14.301-73 є групування виробів за конструктивними і технологічними ознаками з урахуванням організації виробництва. Проектування технологічних процесів у загальному випадку включає комплекс взаємопов'язаних робіт:

• вибір заготовок;

• вибір технологічних баз;

• підбір типового технологічного процесу;

• визначення, вибір і завдання нових засобів технологічного оснащення;

• призначення та розрахунок режимів обробки;

• нормування технологічного процесу;

• визначення професій і кваліфікацій виконавців;

• організація виробничих ділянок;

• оформлення робочої документації на ТП.

У технології виробництва РЕА використовуються процеси, властиві машино-та приладобудування: лиття, холодне штампування, механічна обробка, гальванічні та лакофарбові процеси.

Важливим завданням технологів є забезпечення у виробництві заданої точності лінійних розмірів виробів. Для технології РЕА це ще не достатньо. Поряд з лінійними розмірами повинні бути забезпечені багато технічних параметрів апаратури, що працює на різних частотах. Неважко показати, наскільки ускладнюється технологія з підвищенням частоти, на якій працює апаратури.

Розрахунок комплексного показника технологічності

Під технологічністю конструкції виробу розуміють сукупність властивостей конструкції виробу проявляються у можливості оптимальних витрат праці, коштів, матеріалів і часу за технічної підготовки виробництва, виготовленні, експлуатації та ремонті в порівнянні з відповідними показниками однотипних конструкцій виробів того ж призначення. При забезпеченні встановлених значень показників якості та прийнятих умов виготовлення, експлуатації та ремонту.

Залежно від виду технологічності конструкції розрізняють виробничу, експлуатаційну, ремонтну технологічність і технологічність при технічному обслуговуванні, технологічність конструкції деталі й складальної одиниці, а також технологічності конструкції по процесу виготовлення, формі поверхні і розмірами і матеріалами.

До якісних характеристик технологічності конструкції відносять взаємозамінність, регульованість і інструментальну доступність конструкції. Кількісна оцінка технологічності конструкції заснована на системі показників, які згідно з ГОСТ 14.201-73 діляться на три види:

• базові показники надійності;

• показники технологічності конструкції;

• показники рівня технологічності конструкції виробу, що розроблюється.

Виробнича технологічність конструкції виявляється в скороченні витрат коштів і часу на конструкцію і технологічну підготовку виробництва і процес виготовлення.

Експлуатаційна технологічність проявляється у скороченні витрат коштів і часу на технологічне обслуговування виробу.

Кількісна оцінка технологічності блоку встановлюється за ОСТ4.ГО.091.219. Стандарт використовує дві оцінки технологічності: систему відносних приватних показників До _i і комплексний показник К _і розраховується за середньозваженою величиною відносних приватних показників з урахуванням коефіцієнта φ _i - характеризують вагову значимість приватних показників, тобто ступінь їх впливу на трудомісткість.

, (4.60)

До _i - значення показників по таблиці складу базових показників відповідного класу балів; φ _i - функція нормуються вагову значимість показника; S - загальна кількість відносних приватних показників, шт.

Галузевий стандарт ОСТ4.ГО.091.219 передбачає вибір базових показників не більше 7. У обирані повинні включаться показники, що зробили найбільший вплив на технологічність конструкції. Всі блоки РЕА розбиті умовно на сім класів: електронні, радіотехнічні, електромеханічні, механічні, з'єднувальні, комутаційні, розподільні.

Проектований блок відноситься до радіотехнічним блокам, отже, для нього по рекомендації [1] розраховуються такі часті показники До _i:

Коефіцієнт підготовки ЕРЕ до монтажу:

(4.61)

φ = 1, Н _МПЕРЕ - кількість ЕРЕ, шт., підготовка яких може здійснюватися механізованим або автоматизованим способом; Н _ЕРЕ - кількість ЕРЕ в блоці, шт.

Коефіцієнт автоматизації і механізації монтажу вироби:

(4.62)

φ = 1, Н _АМ - кількість монтажних з'єднань, які можуть здійснюватися механізованим або автоматизованим способом, шт; Н _М - загальна кількість монтажних з'єднань, шт.

Коефіцієнт складності збирання:

(4.63)

φ = 0,75, Е _ТСЛ - кількість типорозмірів вузлів входять у виріб, що вимагають регулювання у складі виробу із застосуванням спеціальних пристроїв, або підгонки чи спільної обробки з наступним розбиранням і повторної збіркою, шт; Е _Т - загальна кількість типорозмірів у виробі, шт .

Коефіцієнт механізації контролю і налаштування:

(4.64)

φ = 0,5, Н _КМН - кількість операцій контролю і настройки, які можна здійснити механізованим чи автоматизованим способом, шт; Н _КН - загальна кількість операцій контролю і настройки, шт.

Коефіцієнт прогресивності формоутворення деталей:

(4.65)

φ = 0,31, Д _ПР - кількість деталей, шт., заготівля яких або самі деталі отримані прогресивними методами формоутворення, шт; Д - загальна кількість деталей, шт.

Коефіцієнт повторюваності ЕРЕ:

(4.66)

φ = 0,187, Н _ТЕРЕ - загальна кількість типорозмірів ЕРЕ у виробі, шт; Н _ЕРЕ - загальне число ЕРЕ, шт.

Коефіцієнт точності обробки:

(4.67)

φ = 0,11, ДТЧ - кількість деталей, що мають розміри з допусками по 10 квалітету і вище, шт.

Таблиця 4.4 - Дані для розрахунку приватних показників технологічності.

Найменування	Позначення	Значення
1	2	3
1.Общее кількість ЕРЕ, шт.	Н ЕРЕ	1050
2.Общее кількість типорозмірів ЕРЕ у виробі	Н ТЕРЕ	15
3.Кількість типорозмірів вузлів вимагають регулювання	Е ТСЛ	4
4.Общее кількість типорозмірів вузлів у виробі	Е Т	17
5.Колічество деталей, шт., Що мають розміри по 10 квалітету і вище	Д ТЧ	50
6.Общее кількість деталей	Д	400
7.Колічество деталей, шт., Що виготовляються прогресивними методами	Д ПР	300
Закінчення таблиці 4.4
1	2	3
8.Колічество ЕРЕ, шт., Підготовка, яких може здійснюватися автоматизовано	Н МПЕРЕ	850
9.Колічество монтажних з'єднань, здійснюваних автоматизовано	Н АМ	2200
10.Колічество монтажних з'єднань	Н М	2500
11.Колічество операцій контролю і настройки здійснюваних автоматизовано	Н МКН	5
12.Общее кількість операцій контролю і настройки	Н КН	10

За формулами 4.61 - 4.67 розрахуємо приватні показники технологічності:

Коефіцієнт підготовки ЕРЕ до монтажу:

Коефіцієнт автоматизації і механізації монтажу вироби:

Коефіцієнт складності збирання:

Коефіцієнт механізації контролю і налаштування:

Коефіцієнт прогресивності формоутворення деталей:

Коефіцієнт повторюваності ЕРЕ:

Коефіцієнт точності обробки:

Отримані дані заносимо в таблицю 4.5.

Таблиця 4.5 - Значення приватних показників технологічності.

Далі за формулою (4.60) розрахуємо комплексний показник технологічності:

Блок автоматизованого управління зв'язком відноситься до радіоелектронним блокам за даними [15] комплексний показник технологічності при виробництві установчої серії (до 10 шт.) Лежить в межах від 0,75 до 0,8. За даними розрахунку можна зробити висновок, що блок автоматизованого управління зв'язком, з точки зору комплексного показника технологічності, є технологічним.

Економічне обгрунтування варіанта складання

При виборі варіанту технологічного процесу збірки в більшості випадків економічні вимоги є вирішальними. Для економічної оцінки використовують дві характеристики: собівартість і трудомісткість.

Собівартість виражається у грошових витратах на виготовлення виробу, з урахуванням витрат на амортизацію обладнання спеціальної технічного оснащення.

, (4.68)

де М - вартість матеріалів витрачаються на одиницю продукції, за вирахуванням вартості реалізованих відходів, р.; О - витрати на амортизацію і утримання обладнання, що припадають на одиницю продукції, р., П, І - витрати на утримання відповідно пристроїв та інструменту, на одиницю продукції; а ₁ = 13,5%; а ₂ - відсоток накладних витрат, що нараховуються на витрати по заробленої плати, р - кількість різних марок матеріалів, на одиницю продукції; m - кількість операцій, необхідних для виготовлення одиниці продукції; З - заробітна плата .

, (4.69)

де q ₁ - маса матеріалу витрачається на одиницю продукції; g ₁ - вартість витрачається матеріалу; q _2, g ₂ - маса і вартість 1 кг реалізованих відходів.

Трудомісткість t входить у собівартість і встановлюється для кожної операції. Трудомісткість процесу становить суму трудоемкостей за всіма операціями.

Для дослідження або вибору більш економічного варіанта процесу найчастіше використовують трудомісткість, так як вона безпосередньо пов'язана з продуктивністю, потрібної зарплатою, кількістю необхідного обладнання і т.д.

, (4.70)

де Т _пз - підготовчо-заключний час, необхідний на ознайомлення з кресленням, технологічним процесом, консультацію з майстром, технологом і т.д., год; Т _шт - штучний час, воно виражається, год:

, (4.71)

де t _ат - основне технологічне час, год; t _в - допоміжний час, год; t _об - час обслуговування робочого місця, год; t _д - час перерв на відпочинок і т.д., ч.

Суму основного технологічного і допоміжного часу називають оперативним часом t _оп:

(4.72)

якщо позначити через К, то

, (4.73)

де К - у відсотках від оперативного часу.

Трудомісткість t для даної операції отримала назву технічної норми часу, величина зворотна технічної нормі часу, називається - нормою вироблення Q:

[Шт. в одиницю часу] (4.74)

продуктивність технологічного процесу Q _1, визначається кількістю деталей або вузлів, що виготовляються в одиницю часу:

, (4.75)

де Ф - сума робочого часу; S t - сума трудоемкостей по всіх операціях процесу.

Для механізації обробки величини входять у формулу визначення Т _шт беруть з таблиць довідника з нормування верстатних робіт, а для складально-монтажних і регулювальних робіт - з таблиць примірних норм часу. Слід зауважити, що нормування технологічних процесів повинно бути виконано з достатньою точністю, тому що величина трудомісткості служить основою для визначення інших техніко-економічних показників виробництва.

Блок автоматизованого управління зв'язком складне і багато детальне виріб, збірка якого складається з безлічі дрібних і не достатньо трудомістких складальних операцій, але всі операції по збірці підсилювача попереднього можна об'єднати в наступні операції:

- Складання передній панелі;

- Складання каркаса;

- Установка напрямних плат;

- Контроль закріплення деталей;

- Складання задній панелі;

- Установка передній і задній панелі;

- Монтаж джгута і сполучних проводів;

- Маркування позначення елементів;

- Встановлення модулів у блок;

- Установка напрямних блоку;

- Установка амортизатора;

- Регулювання блоку;

- Контроль якості монтажу та маркування;

- Закріплення на блоці обшивки;

- Електроконтроль;

- Упаковка.

Таблиця 4.6 - Вихідні дані для розрахунку продуктивності I варіант

У даному варіанті збірці продуктивність Q = 25, але в цьому варіанті збірки є кілька операцій, які слід поміняти місцями, що призведе до зменшення штучного часу і відповідно до зменшення трудомісткості. Таким чином, ми повинні спочатку поставити напрямні блоку і амортизатори, а потім проводити решту збірку блоку. Таким чином, технологічний процес складання блоку автоматизованого управління зв'язком буде виглядати наступним чином:

- Складання передній панелі;

- Складання каркаса;

- Установка напрямних блоку;

- Установка амортизатора;

- Установка напрямних плат;

- Контроль закріплення деталей;

- Складання задній панелі;

- Установка передній і задній панелі;

- Монтаж джгута і сполучних проводів;

- Маркування позначення елементів;

- Встановлення модулів у блок;

- Регулювання блоку;

- Контроль якості монтажу та маркування;

- Закріплення на блоці обшивки;

- Електроконтроль;

- Упаковка.

Таким чином, ми можемо записати таблицю вихідних даних для розрахунку трудомісткості в наступному вигляді:

Таблиця 4.7 - Вихідні дані для розрахунку продуктивності II варіант.

У цьому варіанті збірки продуктивність змінила своє значення і стала рівною Q = 35, це було досягнуто зменшенням трудомісткості збірки блоку. Отже, ми залишаємо варіант збірки блоку наведеного в таблиці 4.7.

Розробка технологічного процесу складання блоку.

Для блоку автоматизованого управління зв'язком вибирається технологічний процес складання з базовою деталлю. Розробка технологічного процесу складання починається з розчленовування виробу або його частини на складальні елементи шляхом побудови схем складального складу і технологічних схем складання. Елементами складально-монтажного простору є деталі і складальні одиниці різного ступеня складності. Побудова таких схем дозволяє встановити послідовність складання, взаємний зв'язок між елементами і наочно представити технологічний процес.

У початковій стадії складання блоку потрібно очистити робоче місце від сторонніх предметів і якщо це необхідно, то слід промити необхідний для складання інструмент. Далі перевіряється комплектність складових частин.

Після перевірки комплектності починається складання. На початку збирання рекомендується зібрати лицьову і задню панелі, тобто потрібно встановити на них необхідні деталі по ТГТУ.468323.043 СБ

Коли збірка закінчена, збирається основний каркас, для цього необхідно скріпити панелі між собою стяжками. Далі на зібраний каркас ставляться напрямні блоку, на які потім зміцнюються амортизатори з подальшим закріпленням на них планок.

На даному етапі побудови необхідно встановити деталі, які будуть в подальшому місцем установки друкованих плат до блоку. Для цього на зібраний каркас укріплюють стійки і скоби, скріплені між собою гвинтами. Далі до них прикріплюються роз'єми, після чого до стійок кріпляться напрямні друкованих плат.

Після виконаних операцій проводиться контроль закріплення деталей.

Тепер можна приступити до монтажу сполучних електропроводів в блоці. Потім проводиться маркування елементів, яку необхідно потім покрити лаком.

Далі встановлюємо вузли в блок і проводимо перевірку якості монтажу та маркування. У разі виявлення неполадок, блок доопрацьовується відповідно до зауважень регулювальника.

Далі закріплюються кришки і блок можна відправляти на упаковку.

Детальний опис технологічного процесу виготовлення блоку автоматизованого управління зв'язком представлено у додатку Б.

4.4 Розробка системи автоматизації

Автоматизація виробництва РЕЗ - комплекс заходів з розробки прогресивних технологічних процесів і проектування на їх основі високопродуктивного автоматизованого технологічного обладнання, що здійснює робочі і допоміжні процеси без безпосередньої участі людини.

Мета автоматизації виробництва РЕЗ - підвищення продуктивності праці, поліпшення якості продукції, економія матеріальних ресурсів, зростання коефіцієнта використання устаткування, поліпшення умов праці та безпеки роботи, підвищення оперативності управління об'єктом і технологічного рівня виробництва.

Основні напрямки автоматизації основного виробництва РЕЗ реалізуються за типовими технологічним процесам: автоматизація заготівельних процесів, допоміжних операцій (настроечно-регулювальних, Конторльная-перевірочних); автоматизація інструментального виробництва, вантажно-розвантажувальних, транспортно-складських робіт.

Автоматизація процесів виробництва РЕЗ відбувається у три етапи:

• створення та впровадження автоматів (автоматизуються робочі цикли окремих операцій);

• створення і впровадження автоматичних ліній (автоматизуються окремі класи ТП на основі організації системи автоматів);

• створення і впровадження автоматичних комплексів (автоматизуються цехи і заводи).

Але слід зазначити, що застосування автоматизації технологічних процесів виробництва РЕЗ є рентабельним лише в умовах масового виробництва. Це відбувається за тим, що при виробництві одиниці продукції закупівля дорогих автоматичних і автоматизованих ліній просто не окупиться. Таке виробництво заздалегідь приречене на вимирання.

У дипломному проекті розглядається виробництво блоку автоматизованого управління зв'язком. Дане виріб розробляється і виробляється в ТНІІР «ЕФІР». Специфікою даного виробництва є те, що виріб проводиться одиницями в рік. Тому про застосування, будь-яких систем автоматизації мова не йде в принципі, з-за економічної не рентабельності.

Розглянемо випадок, коли даний блок автоматизованого управління зв'язком узятий для масового виробництва. У даному випадку можна розглядати питання про застосування автоматизації.

Розглянемо установку для приєднання висновків із застосуванням ультразвукового зварювання із поздовжньо поперечними коливаннями. Схема установки наведена на малюнку 4.1.

Ультразвукова мікрозварювання - це з'єднання металів у твердому стані шляхом порушення у зварюваних деталях пружних коливань ультразвукової частоти при одночасному створенні тиску.

Перевагами такої мікрозварювання є відсутність нагріву зварюваних деталей; малий час зварювання; можливість зварювання різнорідних і важко зварюваних матеріалів.

Механізм утворення з'єднання між поверхнями контактируемих компонентів при ультразвукової зварюванні визначається наступними чинниками:

- Пластичною деформацією, яка під дію ультразвукових коливань прискорюється;

- Підвищенням температури, що відбуваються в зоні контакту двох з'єднувальних тіл при поглинанні ультразвукової енергії в результаті тертя;

- Видаленням органічних плівок, поверхневих окислів у результаті дії ультразвукових коливань і пластичної деформації із зони контакту;

- У зоні контакту матеріалів - розподілом твердої речовини в результаті в'язкого тертя, викликаного дією об'ємної самодифузії і сил поверхневого натягу.

На конкретному прикладі розглянемо ультразвукову мікрозварювання з постійним додатковим підігрівом. Такий вид зварювання застосовується для приєднання висновків до кремнієвим мезаструктур; p - n-перехід у них отриманий дифузією алюмінію і розташовується на глибині 150 мкм. Мале опір омічного контакту в таких структурах досягається високим легуванням поверхневих областей. Допускається можливе проплавлення шару кремнію товщиною до 20 мкм, так як шар високолегіруванного кремнію становить 25-40мкм.

Приєднується висновок представляє собою срібну стрічку, яка гальванічне покрита шаром нікелю товщиною 2-5 мкм, а потім шаром золота товщиною 8-10 мкм. Срібло має високу теплопровідність і внаслідок своєї пластичності виключає виникнення високих механічних напружень у контакті з кремнієм. Нікелева прошарок перешкоджає проникненню срібла в сплав золота з кремнієм, що повело б до зменшення міцності сплаву.

Приєднання висновків цим способом здійснюється на установці з застосуванням поздовжньо-поперечних ультразвукових коливань (малюнок 1). На нагрівальний столик 7, поставлений на мікроманіпулятори, поміщена касета 6, до якої закладається висновок, на нього кристал кремнію 5 і зверху другий висновок. Голка Æ 1-1,5 мм опускається зверху на другий висновок. Тиск голки регулюється за допомогою електромагніту. На голку подають ультразвукові коливання з частотою 25 кГц. Навколо голки розташовується спіраль нагрівача. Охолодження здійснюється без виключення нагрівача за допомогою обдування холодним повітрям. Це сприяє швидкій кристалізації рідкої фази, що утворилася в результаті сплаву.

Оптимальний режим приєднання плоских висновків на установці з поздовжньо-поперечними ультразвуковими коливаннями наступний:

Температура мікрозварювання, ° С ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... .. 400

Тиск на голці, Н / м ^{2 ... ... ...} ... ... ... ... ... ... ... .... ... .. ... .. 170 × 10 ⁵

Час дії ультразвукових коливань, з .... ... ... ... .. 3 - 5

Частота ультразвукових коливань, кГц ... ... ... ... .... ... ... .25

Слід зазначити, що оптимальний режим приєднання висновків вибирають відповідно до умов отримання з'єднання максимальної міцності і мінімальної глибини сплаву (8 - 10 мкм).

Рис 4.1. Схема установки для приєднання висновків із застосуванням ультразвукового зварювання із поздовжньо-поперечними коливаннями.

На малюнку зображені:

1. Електромагніт;

2. Механізм тиску; 5. Кристал; 8. Нижній нагрівач;

3. Генератор; 6. Касета; 9. Верхній нагрівач;

4. Магнітостріктор; 7. Нижній столик; 10. блок кріплення касети.

5. Техніко-економічний розрахунок

5.1 Маркетингові дослідження

Проектований блок входить до складу комплексу радіозв'язку, які у збройних силах Російської Федерації. Так як даний пристрій має вузькоспеціалізоване призначення, то виробництво і збут даного виробу має такі особливості.

Покупець апаратури є одночасно і замовником і, як правило, закуповує всю партію. Покупці апаратури є професіоналами, тому основними критеріями при виборі апаратури одного типу є високі технічні характеристики, а також умови технічного обслуговування. Виходячи з перерахованих вище ознак випливає, що виріб відноситься до ринку товарів промислового призначення тривалого користування галузей зв'язку і оборони.

З технічного обслуговування виріб відноситься до товарів з підкріпленням, тобто поставки партій вироби відбуваються планувалося; можлива так само постачання в кредит. Після продажу вироби ведеться його подальший монтаж і сервісне технічне обслуговування.

До даного виробу пред'являються підвищені вимоги щодо упаковки, яка повинна забезпечувати збереження виробу при тривалому зберіганні і транспортуванні.

При призначенні ціни на виріб необхідно враховувати, що воно входить в олігополістичний ринок, причому на рішення покупця про придбання вироби в першу чергу впливають технічні характеристики вироби, а потім вже ціна.

Просування товару здійснюється по каналу виробник-покупець. При цьому слід враховувати специфічність продукції, тобто стимулювання збуту виробу не може відбуватися за рахунок реклами в засобах масової інформації. У даному випадку просування товару на ринку можуть сприяти професійні зустрічі і спеціалізовані виставки.

5.2 Розрахунок продуктивності вироби

Розрахунок продуктивності радіоелектронних виробів починається з вибору одиниці корисної роботи. За одиницю корисної роботи приймемо швидкість передачі інформації по модемів блоку, яка дорівнює 2400 біт / c. Тоді час, необхідне виробу для передачі біта інформації (виконання одиниці корисної роботи):

t _од = 4,2 ∙ 10 ^-4 з

Ефективний фонд часу використання виробу визначається за формулою:

; (5.1)

де Д _н - кількість робочих днів у році відповідно до встановленого режимом, Д _н = 288;

Т _зм - тривалість робочої зміни, год, Т _см = 8;

До _см - встановлена ​​змінність роботи, До _см = 1;

До _Р - коефіцієнт обліку планових втрат часу на ремонт і профілактичні роботи, відсоток, К _Р = 10%;

_К в - коефіцієнт завантаження радіоелектронного вироби в складі комплексу радіозв'язку, в частках одиниці, _К в = 0,95.

F _еф = 288 ∙ 8 ∙ 1 ∙ ∙ 0,95 = 1969,9 год

Річна продуктивність для проектованого варіанта визначається за наступною формулою:

. (5.2)

У _г = біт / рік.

5.3 Розрахунок капітальних вкладень і одноразових витрат

Капітальні вкладення по базовому і проектованому варіантів визначаються за формулою:

, (5.3)

де вкладення на придбання обладнання, р.;

До _пр - вартість інших основних засобів (оснащення, пристосувань, дорогого інструменту, транспортного, контрольного устаткування і т. п.), р.;

До _S - вартість виробничих площ, р.

Розрахунок балансової вартості основного технологічного обладнання ведеться за наступною формулою:

, (5.4)

де i = 1,2 ... , N кількість видів обладнання;

Ц _0,1 - ціна придбання (виготовлення) одиниці обладнання i - го виду, р.;

N _0,1 - кількість одиниць i - го виду обладнання, шт.;

a = 0,12-коефіцієнт, що враховує витрати на доставку і установку устаткування.

Уявімо розрахунок на придбання обладнання в таблиці 5.1.

Таблиця 5.1 - Вкладення на придбання обладнання

80000

80000

80000

3.Літейное

1

0

35000

35000

0

4.Фрезерное

1

1

123000

123000

123000

5.Штамповочное

1

1

130000

130000

130000

6.Гальваніческое

1

1

230000

230000

230000

7.Сборочний стіл

2

2

1600

3200

3200

8.Монтажное

3

3

100000

300000

300000

Вартість основного технологічного обладнання, р.

1290464

1251264

Вартість інших основних засобів (оснащення, пристосувань, дорогого інструменту, транспортного, контрольного обладнання) розраховується наступним чином:

(5.5)

де i - кількість видів інших основних засобів, i = 1,2 ... , N;

Ц _пр - ціна одиниці i-го виду інших основних засобів, р.;

N _пр - кількість одиниць інших основних засобів i-го виду.

Розрахунок витрат на придбання інших основних засобів наведено в таблиці 5.2.

Таблиця 5.2 - Вартість інших основних засобів

Вартість виробничих площ, необхідних для реалізації даного проекту:

(5.6)

де вартість виробничих площ, безпосередньо беруть участь у процесі виробництва, р.;

вартість побутової площі, р.;

площа, займана одиницею обладнання, м ^2;

b - коефіцієнт, що враховує додаткову площу;

N _i - кількість обладнання i-го типу, шт.;

S _пр - інша площа, займана контрольними пунктами, складами і т. п., м ^2;

ціна за одиницю виробничої площі, р.;

ціна за одиницю побутової площі, р.

Розрахунок вартості виробничих площ і капітальних вкладень за варіантами представлений в таблиці 5.3

Таблиця 5.3 - Вартість виробничих площ і капітальні вкладення

Одноразові витрати мають наступний склад:

(5.7)

де К _нир - витрати на науково-дослідні роботи (НДР): випробування в лабораторіях, досвідчених цехах, р.;

До _окр - витрати на дослідно-конструкторські роботи (ДКР), технологічні та інших проектні роботи, р.;

До _осв - витрати на підготовку і освоєння виробництва, р.

За фактичними даними ТНІІР "Ефір" витрати на НДР і ДКР, тобто До _{нир +} К _окр склали 69200 р. Витрати на освоєння та підготовку виробництва До _осв рівні 180300 р. Таким чином одноразові витрати по кожному з варіантів склали

р.

5.4 Розрахунок собівартості та оптової ціни продукції

Розрахунок витрат на сировину і основні матеріали ведеться за наступною формулою:

(5.8)

де i - кількість видів матеріалів, i = 1,2 ... , N;

Н _{м i} - норма витрати матеріалу i-го виду на один виріб у прийнятих одиницях виміру;

Ц _{м i} оптова ціна сировини та основних матеріалів, р.;

До _тр - коефіцієнт, що враховує траспортно-заготівельні витрати на придбання матеріалу, К _тр = 1,1 ... 1,15;

Про _i - кількість відходів матеріалу i-го виду матеріалу на одиницю виробу в прийнятих одиницях виміру;

Ц _{про i} - оптова ціна відходів i-го виду матеріалу, р.;

Розрахунок витрат на сировину і основні матеріали наведено в таблиці 5.4.

Таблиця 5.4 - Розрахунок витрат на сировину і основні матеріали