Блок питания для ноутбука

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Анализ технического задания

1.1 Назначение, характеристика устройства

1.2 Требования по устойчивости к внешним воздействиям

2. Анализ схемы электрической принципиальной

3. Выбор и обоснование конструкции устройства

3.1 Выбор элементной базы

3.2 Обоснование выбора материалов и покрытий

4. Технологический раздел

4.1 Разработка технологической схемы сборки

4.2 Оценка технологичности конструкции изделия

4.3 Выбор технологического оборудования и оснастки

4.4 Разработка оптимального варианта ТП сборки и монтажа устройства

4.5 Разработка и оформление технологической документации



1. Анализ технического задания

зарядный ноутбук аккумулятор питание

1.1 Назначение, характеристика устройства

Для работы ноутбука и зарядки аккумулятора бесперебойного питания используют различные зарядные устройства, с соответсвующими параметрами, для правильной работы устройства. При выборе блока питания необходимо учитывать следующие основные параметры:

1) Входное напряжение (110В/220В);

2) Выходное напряжение (В);

3) Сила выходного тока (А);

4) Мощность (Вт);

5) Тип разъема, вставляемого в ноутбук.

Мой тип блока питания имеет следующие параметры:

1) Входное напряжение (90-265В);

2) Выходное напряжение (19В);

3) Сила выходного тока (3,42А);

4) Мощность (65Вт);

5) Тип разъема, вставляемого в ноутбук 5,5x1,5.

Итак, можно подытожить, чем следует руководствоваться при выборе блока питания:

1. Напряжение (В) должно отличаться не более, чем на 5%;

2. Сила тока в амперах (А) покупаемого блока, должна быть не менее силы тока блока питания, поставлявшегося в комплекте с ноутбуком. Если сила тока будет больше, то это означает, что новый блок питания будет иметь запас по мощности;

3. Разъем покупаемого блока, должен соответствовать оригинальному разъему.

Кстати, приобретая универсальный блок питания, помните также и о том, что не все ноутбуки работают с универсальными зарядными устройствами. То есть, блок питания, скорее всего, подключится, ноутбук будет работать, аккумулятор не будет разряжаться... однако и заряжаться также не будет. На это также стоит обратить внимание, проверяя совместимость зарядного устройства и ноутбука в магазине.

Схема электрическая принципиальная блока питания для ноутбука представлена в графической части курсовой работы.

1.2 Требования по устойчивости к внешним воздействиям

Устойчивость к внешним воздействиям (например, виброустойчивостью) - это свойство РЭА выполнять свои функции в условиях воздействия внешнего фактора (вибрации), сохраняя при этом значения параметров в пределах, установленных НТД. Прочность применительно к внешним воздействиям (например, вибропрочность) - свойство РЭА противостоять воздействию внешнего фактора (вибрации) и сохранять после прекращения воздействия значения параметров в пределах, установленных НТД.

В качестве нормальных климатических условий принимают;

- температуру окружающего воздуха -15...+35 °С;

- относительную влажность от 45 до 75 %;

- атмосферное давление 86-104 кП (650-808 мм рт. ст.).

Наземная профессиональная РЭА. Наземную профессиональную РЭА стационарная, работающая в отапливаемых наземных и подземных сооружениях.

Исполнение У - для районов с умеренным климатом со среднегодовыми экстремумами температуры - 45 °С, +40 °С. Исполнение ТВ - для районов с влажным тропическим климатом, при котором сочетание температуры, равной или выше +20 °С, и влажности, равной или выше 80 %, наблюдается не менее 12 ч в сутки в течение двух и более месяцев в году. Исполнение М - для районов с умеренно холодным морским климатом, включающих моря, океаны и прибрежные территории, расположенные севернее 30° северной широты или южнее 30° южной широты. Исполнение ТМ - для районов с тропическим морским климатом, включающих моря, океаны и прибрежные территории, расположенные между 30° северной широты и 30° южной широты. Все эти исполнения подходят для использования данного устройства.



2. Анализ схемы электрической принципиальной

В качестве контроллера выбран TOP258EN, который может быть как в корпусе 6 Leads (для монтажа с технологическими отверстиями), так и в корпусе Exposed Pad (для монтажа навесным путем). Можно использовать и другие микроконтроллеры, однако программный код объёмом около 3,5 Кбайт смогут уместить только те, что имеют программную память соответствующего размера. Данный контроллер обладает следующими параметрами:

1) Выходное напряжение (700В);

2) Moщность (195Вт);

3) Рабочая частота (119-145 кГц);

От блока питания требуется стабильно выдавать нужные номиналы выходного напряжения и служить долго и безотказно. Развитые блоки также исправляют (в большей или меньшей степени) отклонения во входном питании и в определенной степени защищают внешнюю сеть от наводок от системного блока.

Наиболее важными элементами внутренней схемы блока питанияявляются:

· высокочастотный фильтр на входе,

· импульсный трансформатор,

· система стабилизации выходного напряжения,

· схема дежурного режима.

Реально на всех участках внутренней схемы блока питания должен быть высокий КПД. Это позволяет избежать дополнительного перегрева элементов и преждевременного их выхода из строя.

Система фильтров на входе состоит из высокочастотного дросселя и конденсаторов и защищает блок питания от пульсаций напряжения во внешней сети. Можно утверждать, что в наиболее развитых блоках питания фильтры на входе также защищают приборы во внешней сети от наводок от блока питания.

Импульсный трансформатор. По применяемой электронной схеме все блоки питания для современных настольных РС являются импульсными. Их преимущество - компактность и пониженное энергопотребление. Можно утверждать, что от качества этого трансформатора зависит 80% качества всего блока питания.

Стабилизация выходного напряжения. Одна из наиболее важных характеристик блока питания - уровень пульсаций выходного напряжения. Помехи на выходе являются следствием того, что сам блок питания является импульсным, т.е. постоянное напряжение на выходе моделируется.

Для стабильной работы внутренних устройств компьютера этот уровень пульсаций, как правило, не должен превышать 3-5 % от уровня номинального напряжения на соответствующем выходе. Конечно, на материнской плате есть собственный встроенный линейный стабилизатор напряжения, но он предназначен для тонкой стабилизации, поэтому - чем меньше будут помехи на выходе БП, тем лучше для общей надежности системы.

Среди прочих конструктивных особенностей можно указать наличие на блоке питания выхода на монитор или выключателя «0-1», позволяющего полностью обесточить блок питания, включая схему дежурного режима.

Блок-схема простого импульсного блока питания (Рисунок 2.1).

1. Первый блок - преобразователь переменного напряжения в постоянное, включает:

Диодный мост, выпрямляющий переменное напряжение. Конденсаторы, сглаживающие пульсации выпрямленного напряжения. В этом блоке также находятся дополнительные элементы: Фильтры сетевого напряжения от пульсаций генератора импульсов. Термисторы для сглаживания скачка тока в момент включения. Однако эти элементы могут отсутствовать с целью экономии на себестоимости.

2. Генератор импульсов, который генерирует с определенной частотой импульсы, питающие первичную обмотку трансформатора. Частота генерирующих импульсов разных блоков питания различна и лежит в пределах 30 - 200 кГц.

3. Трансформатор осуществляет главные функции блока питания: Понижение напряжения до необходимых значений. Гальваническая развязка с сетью.

4. Переменное напряжение, получаемое от трансформатора, следующий блок преобразует в постоянное напряжение. Блок включает: Диоды, выпрямляющие напряжение. Фильтр пульсаций (сложнее чем в первом блоке), состоит из группы конденсаторов и дросселя. С целью экономии производители могут устанавливать конденсаторы малой емкости, а также дроссели с малой индуктивностью.

Рисунок 2.1 Блок схема блока питания



3. Выбор и обоснование конструкции устройства

3.1 Выбор элементной базы

Выбор элементной базы проводится на основе схемы электрической принципиальной с учетом требований изложенных в техническом задании. Эксплуатационная надежность элементной базы во многом определяется правильным выбором типа элементов при проектировании (блока управления замком электромеханическим) и использовании в режимах, не превышающие допустимые. Следует отметить, что ниже рассматриваются допустимые режимы работы и налагаемые при этом ограничения в зависимости от воздействующих факторов лишь с точки зрения устойчивой работы самих элементов, не касаясь схемотехники и влияния параметров описываемых элементов на другие элементы.

Устройство состоит из резисторов, конденсаторов, стабилистронов, оптрона (оптопары), контроллера, трансформатора, диодов выпрямительных и Шотки. Рассмотрим каждый элемент более подробно.

Резисторы и конденсаторы были подобраны таким образом, чтобы удешевить производство, ускорить его, но не потерять важных параметров. Резисторы и конденсаторы выполнены в 1 корпусе. Резисторы обладают схожими параметрами и отличаются лишь сопротивление и мощностью:

R1, R2:

Номинальное сопротивление: 2,2 МОм;

Номинальная мощность: 0.125 Вт;

Допускаемое отклонение сопротивления: ±1%;

Диапазон температур: от -55 до +125 °С;

Предельное рабочее напряжение: 150 В.

R3, R4:

Номинальное сопротивление: 2 МОм;

Номинальная мощность: 0.125 Вт;

Допускаемое отклонение сопротивления: ±1%;

Диапазон температур: от -55 до +125 °С;

Предельное рабочее напряжение: 150 В.

R5:

Номинальное сопротивление: 100 Ом;

Номинальная мощность: 0,125 Вт;

Допускаемое отклонение сопротивления: ±1%;

Диапазон температур: от -55 до +125 °С;

Предельное рабочее напряжение: 150 В.

R6:

Номинальное сопротивление: 150 Ом;

Номинальная мощность: 0.63 Вт;

Допускаемое отклонение сопротивления: ±1%;

Диапазон температур: от -55 до +125 °С;

Предельное рабочее напряжение: 50 В.

R7:

Номинальное сопротивление: 5,1 МОм;

Номинальная мощность: 0.63 Вт;

Допускаемое отклонение сопротивления: ±1%;

Диапазон температур: от -55 до +125 °С;

Предельное рабочее напряжение: 50 В.

R8, R17:

Номинальное сопротивление: 6,8 МОм;

Номинальная мощность: 0.63 Вт;

Допускаемое отклонение сопротивления: ±1%;

Диапазон температур: от -55 до +125 °С;

Предельное рабочее напряжение: 50 В.

R9:

Номинальное сопротивление: 13 КОм;

Номинальная мощность: 0.63 Вт;

Допускаемое отклонение сопротивления: ±1%;

Диапазон температур: от -55 до +125 °С;

Предельное рабочее напряжение: 50 В.

R10:

Номинальное сопротивление: 301 Ом;

Номинальная мощность: 0.63 Вт;

Допускаемое отклонение сопротивления: ±1%;

Диапазон температур: от -55 до +125 °С;

Предельное рабочее напряжение: 50 В.

R11:

Номинальное сопротивление: 2 КОм;

Номинальная мощность: 0.63 Вт;

Допускаемое отклонение сопротивления: ±1%;

Диапазон температур: от -55 до +125 °С;

Предельное рабочее напряжение: 50 В.

R12:

Номинальное сопротивление: 5,1 КОм;

Номинальная мощность: 0.63 Вт;

Допускаемое отклонение сопротивления: ±1%;

Диапазон температур: от -55 до +125 °С;

Предельное рабочее напряжение: 50 В.

R13:

Номинальное сопротивление: 6,8 Ом;

Номинальная мощность: 0.63 Вт;

Допускаемое отклонение сопротивления: ±1%;

Диапазон температур: от -55 до +125 °С;

Предельное рабочее напряжение: 50 В.

R14:

Номинальное сопротивление: 20 Ом;

Номинальная мощность: 0.63 Вт;

Допускаемое отклонение сопротивления: ±1%;

Диапазон температур: от -55 до +125 °С;

Предельное рабочее напряжение: 50 В.

R15:

Номинальное сопротивление: 33 Ом;

Номинальная мощность: 0.63 Вт;

Допускаемое отклонение сопротивления: ±1%;

Диапазон температур: от -55 до +125 °С;

Предельное рабочее напряжение: 50 В.

R16, R19:

Номинальное сопротивление: 1 КОм;

Номинальная мощность: 0.63 Вт;

Допускаемое отклонение сопротивления: ±1%;

Диапазон температур: от -55 до +125 °С;

Предельное рабочее напряжение: 50 В.

R18:

Номинальное сопротивление: 10 КОм;

Номинальная мощность: 0.63 Вт;

Допускаемое отклонение сопротивления: ±1%;

Диапазон температур: от -55 до +125 °С;

Предельное рабочее напряжение: 50 В.

Конденсаторы серии mlcc 0402.

C1:

Емкость: 330 нФ;

Рабочее напряжение: 250В;

Диапазон температур: от -55 до +125 °С;

Допускаемое отклонение емкости: ±10%;

C2:

Емкость: 120 мкФ;

Рабочее напряжение: 400В;

Диапазон температур: от -55 до +125 °С;

Допускаемое отклонение емкости: ±10%;

C3, С4:

Емкость: 2,2 нФ;

Рабочее напряжение: 250В;

Диапазон температур: от -55 до +125 °С;

Допускаемое отклонение емкости: ±10%;

C5:

Емкость: 1 нФ;

Рабочее напряжение: 250В;

Диапазон температур: от -55 до +125 °С;

Допускаемое отклонение емкости: ±10%;

C6, С7, С10:

Емкость: 470 мкФ;

Рабочее напряжение: 250В;

Диапазон температур: от -55 до +125 °С;

Допускаемое отклонение емкости: ±10%.

C8:

Емкость: 22 мкФ;

Рабочее напряжение: 250В;

Диапазон температур: от -55 до +125 °С;

Допускаемое отклонение емкости: ±10%;

C9, С11, С12, С14:

Емкость: 100 нФ;

Рабочее напряжение: 250В;

Диапазон температур: от -55 до +125 °С;

Допускаемое отклонение емкости: ±10%;

C13:

Емкость: 47 мкФ;

Рабочее напряжение: 250В;

Диапазон температур: от -55 до +125 °С;

Допускаемое отклонение емкости: ±10%;

Катушки индуктивности.

L1, L2:

Индуктивность: 220нГн;

Рабочий ток: 2А;

Сопротивление: 1,7 КОм;

Добротность: 30;

Резонансная частота: 1 ГГц;

Тестовая частота: 100 МГц;

Погрешность: ±5%.

Трансформатор Т1:

Напряжение первичной обмотки: 230 В;

Напряжение вторично обмотки 1: 19 В;

Напряжение вторично обмотки 2: 220 В;

Класс защиты: IP00;

Класс изоляции: II.

Диодный мост D1:

Напряжение максимальное обратное: 800 В;

Напряжение импульсное обратное: 1000 В;

Максимальный прямой(выпрямленный за полупериод) ток: 19 А;

Рабочий диапазон температур: от -45 до +150°С;

Количество фаз: 1.

Оптрон VS1:

Количество каналов: 1;

Тип выхода: транзисторный;

Напряжение коллектор-эмиттер: 10 В;

Напряжение изоляции: 2.5 кВ;

Время включения: 3 нс;

Время выключения: 3нс;

Рабочий диапазон температур: от -55 до 100 °С.

Стабилитроны:

VD3:

Напряжение стабилизации: 18 В;

Обратное напряжение максимальное: 171 В;

Напряжение пробоя: 200 В;

Импульсный ток: 2.2 А;

Ток утечки: 1 мА;

Обратный ток: 5 мкА;

Рабочий диапазон температур: от -10 до +250°C.

VD7:

Напряжени стабилизации: 18 В;

Обратное напряжение максимальное: 100 В;

Напряжение пробоя: 118 В;

Импульсный ток: 2.2 А;

Ток утечки: 1 мА;

Обратный ток: 5.2 мкА;

Рабочий диапазон температур: от -50 до +175°C.

VD8:

Напряжение стабилизации: 36 В;

Обратное напряжение максимальное: 200 В;

Напряжение пробоя: 230 В;

Импульсный ток: 2.7 А;

Ток утечки: 1.2 мА;

Обратный ток: 6 мкА;

Рабочий диапазон температур: от -10 до +250°C.

Диоды:

VD 1-VD2, VD 4:

Максимальное обратное напряжение: 120 В;

Прямой ток: 200 мА;

Рабочий диапазон температур: от -55 до +155°C;

Ток пробоя: 2 А.

Сопоставляя заданные условия эксплуатации прибора и условия эксплуатации диодов, заключаем, что выбранный тип пригоден для эксплуатации в данных условиях.

Сравнительный анализ по использованию элементной базы в данных модулях согласно предложенной схеме электрической принципиальной показал соответствие эксплуатационных и технических характеристик ЭРЭ заданным условиям эксплуатации.

В результате сопоставления условий эксплуатации разрабатываемого прибора и условий эксплуатации, применяемых в нем ЭРЭ, провели выбор элементной базы. Выбранная элементная база является унифицированной.

3.2 Обоснование выбора материалов и покрытий

Используя монтаж на поверхность, суммарная масса ЭРЭ намного меньше, чем суммарная масса элементов в отверстия, поэтому силы, действующие на печатную плату с поверхностным монтажом, меньше сил, действующих на печатную плату с монтажом в отверстия, это дает возможность использовать стеклотекстолит толщиной 1.5 мм.

Наиболее подходящий материал для применения их к смешанному монтажу является материал СФ-2-50 ГОСТ 12652-74, имеющий двухстороннее гальваническое покрытие с прочностью сцепления 300 гс/мм² и толщиной фольги 50 мкм, на основе стеклотекстолита. Данный материал выдерживает большие динамические нагрузки, имеет достаточную упругость не приводящую при изгибе к разрыву или растрескиванию проводящего рисунка.

Выбор материала печатных плат должен обуславливаться условиями эксплуатации. Основные требования к печатным платам, в нестационарных условиях эксплуатации, это стойкость материала печатных плат к динамическим нагрузкам, а также защитное покрытие от влаги и пыли.

Для изготовления печатных плат в РЭА наиболее широкое распространение получили стеклотекстолит и гетинакс. Материал для изготовления печатной платы должен иметь следующие показатели (в заданных условиях эксплуатации РЭС):

1) большую электрическую прочность;

2) малые диэлектрические потери;

3) допускать штамповку;

4) выдерживать кратковременное воздействие температуры до плюс 2400С в процессе пайки на плате ЭРЭ;

5) иметь высокую влагостойкость;

6) быть дешёвым;

7) обладать химической стойкостью к действию химических растворов, используемых в техпроцессах изготовления платы.

Для изготовления плат общего применения в РЭС наиболее широко используется стеклотекстолит. Фольгированный стеклотекстолит представляет собой слоистый прессованный материал, изготовленный на основе ткани из стеклянного волокна, пропитанной термореактивным связующим на основе эпоксидной смолы, и облицованный с одной стороны медной электролитической оксидированной или гальваностойкой фольгой (изготавливают листами толщиной: до 1 мм - не менее 400х600мм; от 1,5 и более - не менее 600х700мм). На основании вышеприведенного, для изготовления печатной платы может использоваться следующий материал: СФ-2-35-1,5 ГОСТ 10316-78 - стеклотекстолит фольгированный предназначен для изготовления печатных плат с повышенными диэлектрическими свойствами.

Способ получения детали зависит от контура детали или развертки. Унификация размеров вырубаемых элементов (отверстий, пазов, выступов, радиусов сопряжений) позволяет использовать поэлементно штамповку. Минимальная ширина детали для отдельных участков её контура зависит от толщины металла и его механических свойств. Толщина материала заготовки, её ширина также влияет на конструктивные формы заготовок при изготовлении их рассматриваемым способом.



4. Технологический раздел

4.1 Разработка технологической схемы сборки

Технологическим процессом сборки называют совокупность операций, в результате которых детали соединяются в сборочные единицы, блоки, стойки, системы и изделия. Простейшим сборочно-монтажным элементом является деталь, которая согласно ГОСТ 2.101-68 характеризуется отсутствием разъемных и неразъемных соединений.

Сборочная единица является более сложным сборочно-монтажным элементом, состоящим из двух или более деталей, соединенных разъемным или неразъемным соединением. Характерным признаком сборочной единицы является возможность ее сборки отдельно от других сборочных единиц.

Сборка по принципу концентрации операций заключается в том, что на одном рабочем месте производится весь комплекс работ по изготовлению изделия или его части. При этом повышается точность сборки и упрощается процесс нормирования. Однако большая длительность цикла сборки и трудоемкость механизации сложных сборочно-монтажных операций ограничивают применение такой формы рамками единичного и мелкосерийного производства.

Параллельность сборки - одновременное выполнение частей или всего технологического процесса - приводит к сокращению производственного цикла. Использование этого принципа обусловлено конструкциями РЭА, степенью их расчленения на сборочные единицы. Наибольшими возможностями с технологической точки зрения обладают два вида обеспечения параллельности процессов: изготовление и сборка на многопредметных поточных линиях одновременно нескольких изделий; совмещение на автоматизированных поточных линиях изготовления деталей с их сборкой.

Сборку РЭА проводят в три этапа:

на первом этапе (механическая сборка):

1) выполняют неразъемные соединения деталей с шасси, рамой, платой (сварка, пайка, развальцовка, склеивание и т. д.);

2) устанавливают крепежные детали (угольники, лепестки и т. д.);

3) выполняют разъемные соединения частей блоков;

4) закрепляют крупногабаритные элементы собственными крепежными элементами;

на втором этапе (электрический монтаж):

1) выполняют заготовительные операции (подготовка проводов, жгутов, кабелей, выводов ЭРЭ);

2) устанавливают навесные ЭРЭ и микросхемы на платы;

3) выполняют электрические соединения (монтаж) в соответствии с электрической принципиальной или электромонтажной схемами;

4) ведут межблочные соединения (жгутами, разъемами);

5) контролируют качество монтажа;

на третьем этапе (общая сборка изделия):

1) устанавливают кожухи, закрепляют регулировочные элементы, ручки;

2) выполняют регулировочные работы;

3) осуществляют контроль и маркировку.

По технологическим схемам сборки изделия выявляют основные сборочные операции и определяют ритм выпуска изделия.

Технологическая схема сборки изделия является одним из основных документов, составляемых при разработке технологического процесса сборки. Расчленение изделия на сборочные элементы проводят в соответствии со схемой сборочного состава, при разработке которой руководствуются следующими принципами:

1) схема составляется независимо от программы выпуска изделия на основе сборочных чертежей, электрической схемы изделия;

2) сборочные единицы образуются при условии независимости их сборки, транспортировки и контроля;

3) минимальное число деталей, необходимое для образования сборочной единицы первой ступени сборки, должно быть равно двум;

4) минимальное число деталей, присоединяемых к сборочной единице данной группы для образования сборочного элемента следующей ступени, должно быть равно единице;

5) схема сборочного состава строится при условии образования наибольшего числа сборочных единиц;

6) схема должна обладать свойством непрерывности, то есть каждая последующая ступень сборки не может быть осуществлена без предыдущей.

Включение в схему сборочного состава характеристик сборки превращает ее в технологическую схему сборки. Наиболее широко применяются схемы сборки «веерного» типа. Где операции делаются параллельно друг с другом и объединяются на самом последнем этапе. Но этот способ не подходит для односторонней платы приемника-дешифратора, т.к все элементы должны наноситься последовательно.

Схема сборки с базовой деталью указывает временную последовательность сборочного процесса и такая сборка подходит для приемника-дешифратора, т.к. идет последовательность сборки. Чертеж схемы сборки с базовой деталью представлен в графической части данной курсовой работе.

При такой сборке необходимо выделить базовый элемент, то есть базовую деталь или сборочную единицу. В качестве базовой выбирают ту деталь, поверхности которой будут впоследствии использованы при установке в готовое изделие. В большинстве случаев базовой деталью служат: плата, панель, шасси и другие элементы несущих конструкций изделия. Направление движения деталей и сборочных единиц на схеме показывается стрелками, а прямая линия, соединяющая базовую деталь и изделие, называется главной осью сборки. Точки пересечения осей сборки, в которые подаются детали или сборочные единицы, обозначаются как элементы сборочных операций, например: Сб. 1-1, Сб. 1-2 и т. д., а точек пересечения вспомогательной оси с главной - Сб. 1, Сб. 2 и т. д.

Технологические указания по выполнению сборочных операций или электрического монтажа помещают в прямоугольник, ограниченный штриховой линией, а место его выполнения указывают наклонной стрелкой в точку, соответствующую данной операции. Так, на технологических схемах сборки оговаривают характер выполнения неразъемных соединений, например: сварку, пайку, склеивание, запрессовку и т. д.; применяемый материал при сборке; характер операций монтажа элементов: волной припоя, электропаяльником и т. д.; характер операций влагозащиты изделия, контроля и маркировки.

Возможно размещение в одну операцию числа элементов, трудоемкость установки которых кратна ритму. При этом увеличивается число рабочих мест для выполнения данной операции в соответственное число раз.

Разработке технологических схем сборки способствует оптимальная дифференциация работ, что значительно сокращает длительность производственного цикла. Рациональность разделения объема работ на операции в условиях автоматизированного поточного производства определяется ритмом сборки, то есть каждая операция должна быть равна или кратна ритму.

В условиях не поточного производства рациональные границы дифференциации определяются:

1) однородностью выполняемых работ;

2) получением законченной части сборочной единицы;

3) независимостью сборки, хранения, транспортирования от других сборочных единиц;

4) возможностью использования автоматизированного технологического оборудования, удобством планирования рабочих мест и участков;

5) минимальным удельным весом вспомогательного времени в операции;

6) типовыми и групповыми ТП.

Правильно выбранная схема сборочного состава позволяет установить рациональный порядок комплектования сборочных единиц и изделия в процессе сборки. При переходе от схемы сборочного состава к технологической схеме сборки и расположения операций во времени необходимо учитывать следующее:

1) сначала выполняются те операции ТП, которые требуют больших механических усилий и неразъемных соединений;

2) активные ЭРЭ устанавливают после пассивных;

3) при наличии малогабаритных и крупногабаритных ЭРЭ в первую очередь собираются малогабаритные ЭРЭ;

4) заканчивается сборочный процесс установкой деталей подвижных соединений и ЭРЭ, которые используются в дальнейшем для регулировки;

5) контрольные операции вводят в ТП после наиболее сложных сборочных операций и при наличии законченного сборочного элемента.

4.2 Оценка технологичности конструкции изделия

Проектирование технологического процесса сборки и монтажа радиоэлектронной аппаратуры начинается с тщательного изучения исходных данных (ТУ и технических требований, комплекта конструкторской документации, программы выпуска и т. д.). На данном этапе основным критерием, определяющим пригодность аппаратуры к выпуску, является технологичность конструкции.

Под технологичностью конструкции понимают совокупность ее свойств, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технологической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте, по сравнению с соответствующими показателями конструкций изделий аналогичного назначения при обеспечении заданных показателей качества.

Согласно стандартам ЕСТПП различаются два вида технологичности конструкции:

1) производственная, которая обеспечивается сокращением затрат труда, средств и времени на технологическую подготовку производства и на процесс изготовления изделия;

2) эксплуатационная, которая проявляется в сокращении затрат труда, средств и времени на техническое обслуживание и ремонт изделия.

Вид изделия, тип производства и уровень развития науки и техники являются главными факторами, определяющими требования к технологичности конструкции изделия. Для оценки технологичности конструкции используются многочисленные показатели, которые делятся на качественные и количественные.

К качественным показателям относят: взаимозаменяемость, регулируемость, контролепригодность и инструментальную доступность конструкции.

Количественные показатели технологичности конструкций согласно ГОСТ 14.201-73 ЕСТПП классифицируются на:

1) базовые (исходные) показатели, регламентируемые отраслевыми стандартами;

2) показатели, достигнутые при разработке изделий;

3) показатели уровня технологичности конструкции, определяемые как отношение показателей технологичности разрабатываемого изделия к соответствующим значениям базовых показателей.

Номенклатура показателей технологичности конструкций выбирается в зависимости от вида изделия, специфики и сложности конструкции, типа производства и стадии разработки конструкторской документации. Отработка конструкций на технологичность в соответствии с ГОСТ 14.201-73 ЕСТПП включает:

1) повышение серийности посредством стандартизации, унификации и группирования изделий и их элементов по конструктивным признакам;

2) ограничение номенклатуры конструкций за счет повышения применяемости, заимствования из других изделий и повторяемости деталей и сборочных единиц в пределах одного изделия;

3) снижение массы деталей и изделий в целом;

4) применение высокопроизводительных технологических процессов и средств технологического оснащения;

5) снижение номенклатуры применяемых материалов;

6) обеспечение взаимозаменяемости деталей и сборочных единиц;

7) разбивку изделия на самостоятельные параллельно собираемые сборочные единицы.

Базовые показатели технологичности блоков устройств в соответствии со стандартом отраслевой системы технологической подготовки производства ГОСТ 4ГО.091.219-81 «Методы количественной оценки технологичности конструкций изделий РЭА» определяются для четырех основных групп: электронных, радиотехнических, электромеханических и коммутационных.

К радиотехническим устройствам относятся приемно-усилительные приборы и блоки, источники питания, генераторы сигналов, телевизионные блоки и т. д. Состав показателей технологичности для них приведен в таблице 4.1



Таблица 4.1

Показатели технологичности

Порядковый номер показателя, q	Коэффициент (показатель) технологичности	Обозначение	Весовая характеристика, ф;
1	Применения микросхем и микросборок		0,5
2	Автоматизации и механизации монтажа		1,0
3	Автоматизации и механизации подготовки ИЭТ к монтажу		1,0
4	Автоматизации и механизации регулировки и контроля		0,1
5	Повторяемости ПП		0,3
6	Применения типовых ТП		0,2
7	Освоенности деталей и сборочных единиц (ДСЕ)		0,8

Коэффициент применения микросхем и микросборок находится по формуле:

(4.1)

где Н_Э._МС - общее число дискретных элементов, замененных микросхемами и микросборками;

Н_ИЭТ - общее число ИЭТ, не вошедших в микросхемы.

Коэффициент автоматизации и механизации монтажа рассчитывается по формуле:

(4.2)

где Н_АМ - количество монтажных соединений ИЭТ, которые предусматривается осуществить автоматизированным или механизированным способом. Для блоков на печатных платах (ПП) к механизации относится и установка ИЭТ, и последующая пайка волной припоя;

Н_М - общее количество монтажных соединений. Для разъемов, реле, микросхем и ЭРЭ определяется по количеству выводов.

Коэффициент автоматизации и механизации подготовки ИЭТ к монтажу рассчитывается по формуле:

(4.3)

где Н_МП.ИЭТ - количество ИЭТ в штуках, подготовка выводов которых осуществляется с помощью полуавтоматов и автоматов, в число их включаются ИЭТ, не требующие специальной подготовки (патроны, реле, разъемы и т. д.);

Н_П._ИЭТ - общее число ИЭТ, которые должны подготавливаться к монтажу в соответствии с требованиями конструкторской документации.

Коэффициент автоматизации и механизации регулировки и контроля рассчитывается по формуле:

(4.4)

где Н_АРК - число операций контроля и настройки, выполняемых на полуавтоматических и автоматических стендах;

Н_РК - общее количество операций контроля и настройки.

В технологическом процессе сборки и монтажа две операции: визуальный и электрический контроль являются обязательными. Если в конструкции имеются регулировочные элементы (катушки индуктивности с подстроечными сердечниками, переменные резисторы и т. п.), то количество операций регулировки увеличивается пропорционально числу этих элементов.

Коэффициент повторяемости ПП рассчитывается по формуле:

(4.5)

где Д_ТПП - число типоразмеров ПП в изделии;

Дп_П - общее число ПП.

Коэффициент освоенности ДСЕ рассчитывается по формуле:

(4.6)

где Д_ТЗ - количество типоразмеров заимствованных ДСЕ;

Д_Т - общее количество типоразмеров ДСЕ.

Комплексный показатель технологичности:

(4.7)

где K - частичные i показатели (коэффициенты) технологичности.

Отношение показывает показатель технологичности устройства.

По данным подсчетам применения микросхем и микросборок, освоенности ДСЕ, автоматизации и механизации монтажа, автоматизации и механизации подготовки ИЭТ к монтажу, автоматизации и механизации регулировки и контроля, повторяемости ПП было рассчитана технологичность устройства. Котором подтвердилось , значит устройство технологично т.к. комплексный показатель равен 1.



4.3 Выбор технологического оборудования и оснастки

Средства механизации и автоматизации - орудия производства, в которых ручной труд человека частично или полностью заменен машинным с сохранением участия человека в управлении.

Выбор технологического оснащения производится с учетом:

- типа производства и его организационной структуры;

- конструктивно-технологических свойств изделия;

- организационной формы сборки;

- возможности группирования операций и гибкой переналадки;

- использования стандартной и нормализованной оснастки;

- равномерной загрузки технологического оборудования.

Согласно ГОСТ 14.304-73 ЕСТПП выбор технологического оборудования проводится путем анализа затрат на реализацию технологического процесса в установленный промежуток времени при заданном качестве изделий. Анализ затрат предусматривает:

1) сравнение вариантов оборудования, отвечающих одинаковым ТТ и обеспечивающих решение одинаковых задач в конкретных производственных условиях;

2) выбор вариантов, основанных на использовании следующей информации:

- плана развития предприятия;

- технических требований к изделию;

- программы выпуска и сроков изготовления изделия;

- технических возможностей технологического оборудования;

- затрат на приобретение технологического оборудования;

3) учет требований техники безопасности и промышленной санитарии.

Результаты анализа должны быть представлены в виде отношений: основных времен, штучных времен, приведенных затрат на выполнение работ. Лучшим вариантом считается тот, значения показателей которого минимальные. При низких значениях коэффициента загрузки рекомендуется загружать оборудование сборочными единицами других партий.

Выбор вариантов оборудования, характеризующихся степенью механизации и автоматизации, должен проводиться исходя из следующих условий:

1) приведенные затраты на выполнение технологического процесса - минимальные;

2) период окупаемости оборудования - минимальный.

Выбор оборудования проводят также по главному параметру, являющемуся наиболее показательным для выбираемого оборудования, то есть в наибольшей степени выявляющему его функциональное значение и технические возможности. В качестве главного параметра часто берут производительность технологического оборудования.

Важным показателем правильности выбора технологического оборудования является коэффициент загрузки и использования оборудования по основному времени:

(4.8)

где п_Р, п_ф - расчетное и принятое количество единиц оборудования по данной операции соответственно.

Для этого нам необходимо найти штучное время для каждой операции ,т.к. у меня 8 операций, то для каждого из них будет находится своя

(4.9)

где - операционное время;

- коэффициент, зависящий от группы сложности аппаратуры и типа производства;

n- количество элементов

Расчетное количество единиц оборудования определяется как отношение штучного времени данной операции Т_ШТ к такту выпуска ТВ:

(4.10)

где N - программа выпуска, шт./год;

Ф_д - действительный годовой фонд рабочего времени, ч, при односменной работе составляет 2070 ч.

Расчетное количество оборудования рассчитывается по формуле:

(4.11)

Для наглядного представления о средней загрузке оборудования на линии и каждой единицы оборудования строят графики загрузки оборудования.

По горизонтальной оси графика записывают наименование операций или моделей технологического оборудования, по вертикали - коэффициент загрузки в процентах. На графике указывают среднее значение коэффициента загрузки оборудования на участке.

Зная расчетное и принятое количество единиц оборудования рассчитываем коэффициент загрузки и использования оборудования по формуле 4.8.

График коэффициента загруженности представлен на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 График коэффициента загруженности

4.4 Разработка оптимального варианта ТП сборки и монтажа устройства

При выборе оптимального варианта ТП используют следующие технико-экономические критерии: экономичность и производительность труда.

Экономичным считается процесс, который при заданных условиях обеспечивает минимальную технологическую себестоимость. Производительность соответствует наименьшим затратам живого труда и обеспечивает быстрый выпуск продукции в плановые сроки.

Производительность - количество деталей в штуках, которое изготовлено за единицу времени.

Значение Т_ПЗ._СМ для различных видов технологического оснащения представлена в таблице 4.2.

Таблица 4.2

Значение Т_ПЗ._СМ для различных видов технологического оснащения

Тип оборудования
Простая оснастка	1-5
Оснастка средней сложности (с пневмо- и электроприводом)	10-15
Сложная технологическая и регулировочная оснастка	15-30
Полуавтоматы	15-25
Сложное автоматическое оборудование	20-30
Микропроцессорное оборудование и управляемые роботы	30-40
Установки волновой пайки	50-60

Здесь мы рассчитаем ТП для 1 и 2 варианта.

Рассчитаем для 1 варианта ТП штучно-калькуляционное время.

Штучно-калькуляционное время Т_ШТ. _К определяется по формуле 4.12:

(4.12)

где Тшт - штучное время, затрачиваемое на каждое изделие;

Т_ПЗ - подготовительно-заключительное время, которое затрачивается на ознакомление с чертежами, получение инструмента, подготовку и наладку оборудования и выдается на всю программу выпуска;

N - программа выпуска.

Подготовительно-заключительное время рассчитывают по формуле 4.13:

(4.13)

где Т_{ПЗ. СМ} - сменная норма подготовительно-заключительного времени;

S - количество смен;

Д_Р - количество рабочих дней на плановый период.

Зная подготовительно-заключительное время можно рассчитать штучно-калькуляционное время Т_ШТ. _К по формуле 4.12:

Рассчитаем штучное время по формуле 4.9:

Подготовительно-заключительное время рассчитывается по формуле 4.13:

Штучно-калькуляционное время рассчитывается по формуле 4.13:

Затем рассчитаем критический размер партии Np:

(4.14)

Если вариант ТП отличается большим уровнем автоматизации, ему соответствует большая величина подготовительно-заключительного времени ввиду сложности подготовки оборудования, и одновременно этому варианту соответствует меньшая сумма штучного времени.

Размер критической партии указывает на эффективность ТП при программе выпуска больше этого значения за плановый период. Чем больше отстоит программа выпуска от N_КР, тем большая разница в выигрыше между сравниваемыми вариантами ТП.

Вариант маршрутной технологии и представлено в таблице 4.3.



Таблица 4.3

2 варианта маршрутной технологии

Номер операции	Последовательность операций	1 вариант	2 вариант
		Оборудование, оснастка	, мин	, мин	Оборудование, оснастка	, мин	, мин
005	Установка трансформатора	Паяльник элек- трический с ав- томатической стабилизацией температуры ПВНРС 65-36	0.14	2	Паяльник элек- трический с ав- томатической стабилизацией температуры ПВНРС 65-36	0.14	3
010	Установка резисторов и конденсаторов R1-R19, C1-C14	MA(NM-2521B) (Panasonic, Japan)	0.08	20	MT-P(NM-2501) (Panasonic, Japan)	0.064	15
020	Установка диодов Шотки	MA(NM-2521B) (Panasonic, Japan)	0.08	22	MT-P(NM-2501) (Panasonic, Japan)	0.064	20
025	Установка диодов VD1-VD2, VD4 и стабилитронов VD3, VD7-VD8	ГГ-2487	0.59	10	ГГ-2487	0.59	14
030	Установка катушек индуктивности	Паяльник ПВНРС 65-36	1.0	30	АКПМ-250 Полуавтомат	0.6	32
035	Установка оптопары	Паяльник ПВНРС 65-36	1.33	25	Паяльник ПВНРС 65-36	1.33	25
040	Пайка волной припоя	АСП-902П	0.1	50	АСП-902П	0.1	55
045	Маркировка и покрытие лаком	Полуавтомат трафаретной печати SPM	0.094	30	Автомат трафаретной печати Ulmpaprint	0.085	35
050	Электрический контроль	СТ-500 Автомат	0.7	32	СТ-300 Автомат	0.7	38
055	Визуальный контроль	ГГ63669/012	0.9	32	ГГ63669/012	0.8	38

При расчете выбора технологической оснастки было представлено 2 варианта технологического процесса. Из них был выбран 1 вариант технологического процесса т.к. штучно-калькуляцинного и штучного времени затрачивается меньше и используется более лучшее оборудование для производства данного устройства.

4.5 Разработка и оформление технологической документации

Маршрутная карта (МК) - документ, предназначенный для маршрутного или маршрутно-операционного описания технологического процесса или указания полного состава технологических операций при операционном описании изготовления или ремонта изделия (составных частей изделия), включая контроль и перемещения по всем операциям различных технологических методов в технологической последовательности с указанием данных об оборудовании, технологической оснастке, материальных нормативах и трудовых затратах.

Маршрутная карта может разрабатываться как на полный комплекс операций, так и на отдельные виды работ. Ее можно применять совместно с соответствующей картой технологической информации.

Маршрутная карта является одним из важнейших технологических документов комплекта, его составной и неотъемлемой частью и имеет ряд форм. Выбор и установление области применения соответствующих форм МК зависят от разрабатываемых видов технологических процессов, назначения и формы в составе комплекта ТД, и применяемых методов проектирования. Формы и правила оформления МК устанавливает ГОСТ 3.1118-82. При маршрутном и маршрутно-операционном описании ТП МК является одним из основных документов, в котором описывается весь процесс в технологической последовательности выполнения операций. При операционном описании ТП МК выполняет роль сводного документа, в котором указываются адресная информация (номер участка, рабочего места, операции), наименование операции, перечень документов, применяемых при выполнении операции, технологическое оборудование и трудозатраты.

Для изложения ТП в МК используют способ заполнения, при котором информацию вносят в список построчно несколькими типами строк. Каждому типу строки соответствует свой символ. Служебные символы условно выражают состав информации, размещаемой в графах данного типа строки документа, и предназначены для обработки содержащейся информации средствами механизации и автоматизации. В качестве обозначения служебных символов приняты буквы русского алфавита, которые отражают определенные виды информации и проставляются перед номером строки в соответствии с ГОСТ 3.1118-82.

Маршрутное описание следует применять только для документов ЕТП, специализированных по технологическим методам, выполнение операций которых происходит без применения технологических режимов, например комплект документов ЕТП на слесарные, слесарно-сборочные работы.При маршрутном описании документов ЕТП запись текста содержания операций следует выполнять в краткой форме с применением допускаемых сокращений и обозначений, в соответствии с требованиями действующих государственных и отраслевых стандартов, а также стандартов предприятий (организаций).

К основным относят документы:

- содержащие сводную информацию, необходимую для решения одной или комплекса информационно-технических, планово-экономических и организационных задач;

- полностью и однозначно определяющие ТП (операцию) изготовления, ремонта изделия (составных частей изделия).

К вспомогательным относят документы, применяемые при разработке, внедрении и функционировании ТП и операций, на-пример: карта заказа на проектирование технологической оснастки, акт внедрения технологического процесса и др.

Основные технологические документы подразделяют на документы общего и специального назначения.

К документам общего назначения относят технологические документы, применяемые в отдельности или в комплектах доку-ментов на ТП (операции), независимо от применяемых технологических методов изготовления или ремонта изделий (составных частей изделий), например: карта эскизов, технологическая инструкция и др.

К документам специального назначения относят документы, применяемые при определении ТП и операций в зависимости от типа и вида производства и применения технологических методов изготовления или ремонта изделий (составных частей изделий), например: маршрутная карта, карта технологического процесса, карта типового (группового) ТП, ведомость изделий (деталей, сборочных единиц) к типовому (групповому) ТП (операции), операционная карта и др.

По ГОСТ 3.1102-81 операционная карта (ОК) - документ, предназначенный для описания технологической операции с указанием последовательного выполнения переходов, данных о средствах технологического оснащения, режимах и трудовых затратах. Применяется при разработке единичных технологических процессов.

При заполнении МК и ОК надо руководствоваться следующими правилами и требованиями:

- именовать операцию кратко, без возможности других толкований, начиная с отглагольного существительного (например: «Установка ЭРЭ на печатные платы», «Пайка бескорпусных микросборок на печатные платы», «Контроль блока»);

- переходы формулировать глаголами в повелительном наклонении (например: «Извлечь деталь из тары», «Закрепить ручку согласно чертежу», «Проверить внешним осмотром качество и правильность крепления печатного узла согласно чертежу»), то есть построение фразы при формулировании перехода должно обращать внимание исполнителя в первую очередь на главное действие, а затем указываются предметы и действия, посредством которых достигается основная цель;

- все операции, включая регулировочные и контрольные, вносить в ТД в порядке их выполнения.

Маршрутная карта с операционной детализацией приемника дешифратора представлена в Приложении Д. Спецификация представлена в Приложении Ж.

Размещено на Allbest.ru