Разработка трехмерного фрезерного станка с ЧПУ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Обоснование актуальности работы

1.2 Назначение и область применения фрезерных станков с ЧПУ

1.3 Числовое программное управление

2. Специальная часть

2.1 Разработка схемы устройства

2.1.1 Технические условия на проектирование

2.1.2 Разработка структурной схемы устройства

2.1.3 Разработка и описание принципиальной схемы устройства

2.2 Расчетная часть

2.2.1 Обоснование выбора элементной базы схемы

2.2.2 Расчет элементов электрической схемы устройства

2.2.3 Расчет надежности устройства

3. Конструкторская часть

3.1 Обоснование выбора конструкции устройства

3.2 Описание конструкции устройств

4. Экономическая часть

4.1 Расчет затрат на материалы ПФК

4.2 Расчет фонда заработной платы

4.3 Расчет полной себестоимости устройства

4.4 Расчет структуры и анализ себестоимости

4.5 Расчет показатели технологичности и эффективности трехмерного фрезерного станка с ЧПУ

5. Технологическая часть

5.2 Описание технологии изготовления устройства

6. Мероприятия по охране труда и противопожарной безопасности.

6.1 Требований по технике безопасности при устройства

6.2 Техника безопасности при работе с электроприборами

7. Экспериментальная часть

7.1 Тестирование действующего макета

Заключение

Список литературы

Приложение А - Трехмерный фрезерный станок с ЧПУ. Схема электрическая структурная

Приложение Б - Трехмерный фрезерный станок с ЧПУ. Схема электрическая принципиальная

Введение

К сегодняшнему дню в машиностроении широко используются детали, содержащие сложно-профильные поверхности, а именно: формообразующие поверхности штампов, пресс-форм, копиры и многие другие.

Из основных способов получения деталей с такими поверхностями относятся: литье, штамповка, резание. Но только обработка резанием, в частности фрезерование, позволяет получить параметры поверхности, близкими к заданным и сократить время последующей доводки. Очень часто этот метод является возможным единственным методом, это особенно важно на данный момент, так как большинство предприятий машиностроения перешли на серийное или мелкосерийное производство. Получение деталей фрезерованием, при таком типе производства, наиболее экономически оправдано.

Обычный технологический процесс обработки сложно профильных поверхностей включает в себя следующие операции: заготовительная, фрезерная, доводочная. Последняя выполняется вручную, при этом трудоемкость операции определяется выходными параметрами поверхности после фрезерования. Поэтому, обеспечив высокий класс шероховатости на стадии фрезерования, можно сократить время на доводку, которая является наиболее трудоемкой частью технологического процесса.

1. Общая часть

1.1 Обоснование актуальности работы

В наши дни практически любое производство автоматизировано. Один из путей автоматизации - станки с числовым программным управлением (ЧПУ). Станок с числовым программным управлением позволяет быстро получить спроектированное на компьютере изделие, причем ЧПУ станок производит изделия гораздо быстрее и тщательнее чем вручную. Точный и легко приспосабливаемый ЧПУ станок позволяет осуществить проекты, которые, используя ручные технологии, оказались бы невыполнимыми или невыгодными. Хороший станок с ЧПУ должен справляться с разнообразными предназначениями: фрезерование, лазерная резка, сверление, гравировка и пр. с незначительными изменениями конфигурации станка. Станок с ЧПУ, который не приспособлен к изменчивым и увеличивающимся потребностям сегодняшнего производства вряд ли стоит приобретать. ЧПУ станок должен быть многофункциональным. Вместе с тем стоимость готового станка с числовым программным управлением довольно велика. Один из выходов - создание самодельного станка с ЧПУ.

Основные части станка c ЧПУ: основание, двигатели и их электропривод, инструменты и приспособления, компьютер и программное обеспечение.

1.2 Назначение и область применения фрезерных станков с ЧПУ

Фрезерные станки с ЧПУ предназначены для осуществления расточки, разметки, сверления фрезерования и других видов обработки поверхностей заготовки детали автоматически.

Конструкции станков с ЧПУ аналогичны конструкциям традиционных фрезерных станков, отличие от последних заключается в автоматизации перемещений при формообразовании.

В основе классификации фрезерных станков с ЧПУ лежат следующие признаки:

- расположение шпинделя (горизонтальное и вертикальное);

- число координатных перемещений стола или фрезерной бабки;

- число используемых инструментов (одноинструментные и многоинструментные);

- способ установки инструментов в шпиндель станка (вручную или автоматически).

По компоновке фрезерные станки с ЧПУ делят на четыре группы (рисунок 1.1):

- вертикально-фрезерные с крестовым столом;

- консольно-фрезерные;

- продольно-фрезерные;

- широкоуниверсальные инструментальные.

В вертикально-фрезерных станках с крестовым столом (Рисунок 1.1, а) стол перемещается в продольном (ось X) и поперечном (ось Y) горизонтальном направлениях, а фрезерная бабка -- в вертикальном направлении (ось Z).

В консольно-фрезерных станках (Рисунок 1.1, б) стол перемещается по трем координатным осям (X, Y, Z),a бабка неподвижна.

В продольно-фрезерных станках с подвижной поперечиной (Рисунок 1.1, в) стол перемещается по оси X, шпиндельная бабка -- по оси У, а поперечина -- по оси Z. В продольно-фрезерных станках с неподвижной поперечиной (Рисунок 1.1, г) стол перемещается по оси X, а шпиндельная бабка -- по осям У и Z.

В широкоуниверсальных инструментальных фрезерных станках (Рисунок 1.1, д) стол перемещается по осям X и У, а шпиндельная бабка -- по оси Z

Фрезерные станки в основном оснащают прямоугольными и контурными ЧПУ.

При прямоугольном управлении (условное обозначение в модели станка -- Ф2) стол станка совершает движение в направлении, параллельном одной из координатных осей, что делает невозможной обработку сложных поверхностей. Станки с прямоугольным управлением применяют для фрезерования плоскостей, скосов, уступов, пазов, разновысоких бобышек и других аналогичных поверхностей.

При контурном управлении (условное обозначение в модели станка -- ФЗ и Ф4) траектория перемещения стола более сложная. Станки с контурным управлением используют для фрезерования различных кулачков, штампов, пресс-форм и других аналогичных поверхностей. Число управляемых координат, как правило, равно трем, а в некоторых случаях -- четырем и пяти. При контурном управлении движение формообразования производится не менее чем по двум координатным осям одновременно.

Рисунок 1.1 - Виды фрезерных станков с ЧПУ



Рисунок 1.2 - Компоновка вертикально-фрезерного консольного станка с ЧПУ

Компоновка вертикально-фрезерного консольного станка с ЧПУ (рисунок 1.2) мало отличается от компоновки традиционного станка без ЧПУ. На станине вмонтируют узлы и механизмы станка. Станина спереди имеет направляющие, закрытые кожухом 9, по которым перемещается консоль У. На горизонтальных направляющих смонтированы салазки 2, по продольным направляющим которых передвигается стол 3. На привалочной плоскости станины закреплена фрезерная бабка 6, по вертикальным направляющим которой перемещается ползун 7 со шпинделем 5. В соответствии с требованиями безопасности труда ползун имеет защитный щиток 4. Сзади станка расположен шкаф10 с электрооборудованием и ЧПУ.

Фрезерные станки с ЧПУ имеют ряд преимуществ по сравнению с универсальными фрезерными станками:

- производительность станка повышается в 1,5... 2,5 раза по сравнению с производительностью аналогичных станков с ручным управлением;

- сочетается гибкость универсального оборудования с точностью и производительностью станка автомата;

- отсутствует потребность в квалифицированных рабочих-станочниках, а подготовка производства переходит в руки инженернов;

- детали, изготовленные по одной программе, являются конами друг друга, это сокращает время в процессе сборки;

- уменьшаются сроки подготовки и перехода на изготовление новых деталей благодаря предварительной подготовке программ ЧПУ, более простой и универсальной технологической оснастке;

- уменьшаются продолжительность цикла изготовления деталей и уменьшается запас незавершенного производства.

Наличие ШВП и централизованной системы смазки снижает износ трущихся деталей станка.

Фрезерование является одним из основных видов обработки материалов резанием наряду с точением и сверлением. Фрезерование отличается от других способов обработки тем, что процесс резания происходит посредством кругового движения режущего инструмента (фрезы) направленного перпендикулярно к оси вращения инструмента.

Характеристиками обработки материала при фрезеровании являются скорость резания, глубина резания и подача. Скорость резания - скорость инструмента в направлении главного движения, в результате которого происходит отделение стружки от заготовки, подача - скорость в направлении движения подачи. Глубина резания - толщина (в мм) снимаемого слоя материала за один проход.

Значительное влияние на обработку металлов резанием оказывают смазочно-охлаждающие жидкости, при правильном подборе, а также при оптимальном способе подачи которых увеличивается стойкость режущего инструмента, повышается допускаемая скорость резания, улучшается качество поверхностного слоя и снижается шероховатость обработанных поверхностей.

Фрезерование применяется для обработки плоских и фасонных поверхностей и осуществляется на фрезерных станках.

По назначению фрезерные станки разделяются на универсально, горизонтально, вертикально, продольно, копировально, шпоночно, карусельно, барабанно-фрезерные и др. По конструкции фрезерные станки могут быть консольные и бесконсольные.

В настоящее время широко распространены вертикально фрезерные станки, горизонтально - фрезерные станки, широкоуниверсальные фрезерные станки и фрезерные станки с ЧПУ.

Вертикально фрезерные станки предназначены для обработки плоских и фасонных поверхностей цилиндрическими и концевыми фрезами, для выполнения всех видов фрезерных работ, сверления, зенкерования и растачивания отверстий деталей.

Горизонтально - фрезерные станки предназначены для выполнения всех видов фрезерных работ, сверления, зенкерования и растачивания отверстий деталей.

Широкоуниверсальные фрезерные станки - для выполнения всех видов фрезерных работ, выполняемых цилиндрическими и концевыми фрезами

Фрезерные станки с ЧПУ - предназначены для выполнения всех видов фрезерных работ, сверления, зенкерования и растачивания отверстий деталей из черных, цветных и высокопрочных металлов и сплавов в условиях единичного и серийного производства.

По конструктивным и технологическим признакам различают следующие основные типы фрезерных станков: с нижним расположением шпинделя, копировальные с верхним расположением шпинделя, карусельные и модельные. Фрезерные станки предназначены для плоской, профильной и рельефной обработки прямолинейных и криволинейных деталей и узлов способом фрезерования, в том числе формирования сквозных и несквозных профилей, контуров, выборки пазов, гнезд, шипов и т. д.

На станках с нижним расположением шпинделя производят следующие виды обработки деталей: продольную плоскую и. фасонную, криволинейную обработку прямых и фасонных кромок, по наружному и внутреннему контуру щитов и рамок, несквозную зарезку пазов, а также шипов и проушин. Следует отметить, что в условиях специализированных производств продольную обработку деталей производительнее выполнять на станках проходного типа продольно-фрезерных: рейсмусовых и четырехсторонних.

На копировальных станках с верхним расположением шпинделя фрезеруют прямолинейные и криволинейные боковые поверхности, щиты и рамки, выбирают пазы, гнезда, полости различной конфигурации, сверлят и зенкуют отверстия, а при наличии специальных приспособлений нарезают короткие резьбы, вырезают пробки, выполняют различные художественные работы.

На карусельных станках с большой производительностью выполняют криволинейную обработку по копиру прямых и фасонных кромок брусковых и щитовых деталей, в том числе и по контуру. Модельные станки позволяют производить фрезерование верхних и боковых поверхностей деталей сложной конфигурации, а также расточку, обточку, сверление и другие подобные операции при изготовлении литейных моделей и стержневых ящиков в специализированных литейных производствах.

Фрезерные станки с нижним расположением шпинделя. Фрезерные станки с нижним расположением шпинделя наиболее универсальны и находят широкое применение во всех отраслях деревообработки, т. к. позволяют выполнять широкий ряд технологических операций: плоское и профильное фрезерование кромок, криволинейное фрезерование по шаблону (копиру), несквозное фрезерование пазов, нарезание шипов и выборку проушин и т. д. Эти операции можно выполнять как с ручной, так и механизированной подачей заготовок.

Станкостроительная промышленность выпускает следующие модели фрезерных станков с нижним расположением шпинделя: ФС-1 (фрезерный средний с ручной подачей заготовок толщиной до 100 мм -- базовая модель), ФСШ-1 (то же, но оснащен шипорезной кареткой для нарезания простых шипов), ФСШ-П (то же, но с механизированной подачей шипорезной каретки). Имеются фрезерные станки с нижним расположением шпинделя типов ФЛ (легкие с шириной фрезерования до 80 мм), ФС (средние--до100мм), ФТ (тяжелые -- до 125 мм), а также их модификации с ручной подачей шипорезной каретки (ФЛШ, ФСШ и ФТШ) и автоподатчиком заготовок (ФЛА, ФСА и ФТА).

На деревообрабатывающих предприятиях часто встречаются фрезерные станки с нижним расположением шпинделя и ручной подачей заготовок типов Ф-5, Ф-6, ФШ-4, а также станок ФА-4 с механизированной подачей заготовок звездочкой. Ведущее предприятие по выпуску фрезерных станков -- Днепропетровский станкостроительный завод.

Фрезерные станки с верхним расположением шпинделя. В эту группу входят копировальные станки (ВФК-1, ВФК-2), карусельные (Ф1К-2, Ф1К-2А) и модельные (ФМ25, ФМС). Фрезерные копировальные станки с верхним расположением шпинделя универсальные. Эти станки находят широкое применение при производстве мебели, различных изделий широкого потребления, радиоаппаратуры, вагоностроении и т. д.

1.3 Числовое программное управление

Числовое программное управление -- означает компьютеризованную систему управления, считывающую инструкции специализированного языка программирования (например, G-код) и управляющую приводами металло-, дерево- и пластмасообрабатывающих станков и станочной оснасткой. Интерпретатор системы ЧПУ производит перевод программы из входного языка в команды управления главным приводом, приводами подач, контроллерами управления узлов станка (включить/выключить охлаждение, например). Для определения необходимой траектории движения рабочего органа в целом (инструмента/заготовки) в соответствии с управляющей программой (УП) используется интерполятор, рассчитывающий положение промежуточных точек траектории по заданным в программе конечным.

Аббревиатура ЧПУ соответствует двум англоязычным NC и CNC, отражающим эволюцию развития систем управления оборудованием. Системы типа NC (см. NC) предусматривали использование жестко заданных схем управления обработкой, например, задание программы с помощью штекеров или переключателей, хранение программ на внешних носителях, таких, как магнитные ленты, перфорированные бумажные ленты. Каких-либо устройств оперативного хранения данных, управлющих микропроцессоров не предусматривалось. Системы ЧПУ, описываемые как CNC, основаны на микропроцессоре с оперативной памятью, с операционной системой, приводы управляются собственными микроконтроллерами. Программа для оборудования с ЧПУ может быть загружена с внешних носителей, например, дискет или с обычных или специализированных флеш-накопителей. Помимо этого, современное оборудование подключается к заводским сетям связи. Наиболее распространенный язык программирования ЧПУ для металлорежущего оборудования описан документом ISO 6983 Международного комитета по стандартам (подробнее G-код). В отдельных случаях, например, системы управления гравировальными станками, язык управления принципиально отличается от стандарта. Для простых задач, например, раскрой плоских заготовок, система ЧПУ в качестве входной информации может использовать текстовый файл в формате обмена данными, например DXF или HP-GL.

Обзор существующих устройств подобного назначения:

· Фрезерный станок с ЧПУ 6ДМ83ШФ2 (Рисунок 1.3)

Краткие характеристики 6ДМ83ШФ2 - (400х1600мм широкоуниверсальный с ЧПУ)

Станок предназначен для выполнения всех видов фрезерных работ, сверления, зенкерования и растачивания отверстий на деталях из черных и цветных металлов, их сплавов и пластмасс в единичном, мелкосерийном и серийном производстве.

Наличие, наряду с горизонтальным, вертикального поворотного шпинделя, имеющего возможность установки под различными углами в двух взаимно перепендикулярных плоскостях, и ряда дополнительных приспособлений и принадлежностей позволяет существенно расширить технологические возможности станка.

Оснащение станка современными комплектующими изделиями ведущих фирм, таких как "Heidenhain", "Lenze", "Mitsubishi Electric", позволили обеспечить высокий уровень автоматизации, охватить широкий диапазон режимов обработки, повысить надежность и производительность станка и достичь наибольших показателей точности обработки и производительности.

Рисунок 1.3 - Фрезерный станок с ЧПУ 6ДМ83ШФ2

Таблица 1.1 - технические характеристики фрезерного станка с ЧПУ 6ДМ83ШФ2

Характеристика	6ДМ83ШФ2
Размеры рабочей поверхности стола, мм	400 х 1600
Наибольшее перемещение стола, мм	продольное	1000
	поперечное	400
	вертикальное	400
Пределы подач стола, мм/мин	продольной и поперечной	10-3000
	вертикальной	3-1000
Ускоренное перемещение стола, мм/мин	продольной и поперечной	10-3000
	вертикальной	3-1000
Частота вращения шпинделя, мин-1	количество ступеней, шт	21
	пределы,мин-1	50-1600
Конус шпинделя 7:24	ISO50
Мощность электродвигателей	главного, кВт	7,5
	подачи, кВт	3-1000
Дискретность, мкм	1
Габаритные размеры станка, мм	3500х2700х2015
Масса станка, кг	3800
Класс точности	П

· Фрезерный станок с ЧПУ FV-321-03 CNC (Рисунок 1.4)

Краткие характеристики FV-321-03 CNC - (320x1000/320x1350мм, ЧПУ, Болгария)

Фрезерный станок с ЧПУ FV-321-03 CNC предназначены для выполнения фрезерных работ цилиндрическими, торцевыми, концевыми, фасонными и другими фрезами.

Применяются для обработки горизонтальных и вертикальных плоскостей, пазов, рамок, зубчатых колес, спиралей и других деталей из стали, чугуна, цветных металлов, их сплавов и других материалов. Станки оснащены системой ЧПУ Heidenhain TNC 310, автоматической системой смазки, имеют возможность плавного изменения частоты вращения шпинделя.

По техническим характеристикам данные станки имеют лучшее соотношение цена-качество среди оборудования подобного класса.

Применяется на машиностроительных и станкостроительных предприятиях, а также, благодаря небольшим размерам и универсальности на любых участках механообработки.

Все основные части станка изготовлены из высококачественной стали, что обеспечивает надежную работу станка и сохранение точности обработки в течение долгих лет.

Рисунок 1.4 - Фрезерный станок с ЧПУ FV-321-03 CNC

Таблица 1.2 - Технические характеристики фрезерного станка FV-321-03, FV-361-03, FV-361-04

Модель	FV-321-03	FV-361-03	FV-361-04
Рабочая поверхность стола мм	320х1000/320х1350	360х1000/360х1500	360х1000
Т-образные пазы - кол-во х ширина х расстояние мм	5х18х63
Продольный ход стола мм	750/1000	750/1150	750
Поперечный ход стола мм	340
Вертикальный ход стола мм	440
Максимальное расстояние от торца шпинделя до стола мм	567
Передний конец шпинделя	40
Угол поворота шпиндельной головки град	360
Кол-во скоростей шпинделя	12	безступенчато
Диапазон оборотов верт/горизонт об/мин	45…2000	20…5100
Подача стола мм/мин	2..10000/2..6000
Быстрый ход стола м/мин	10/6
Мощность главного привода, верт/горизонт кВт	4	7,5(11,5)*
Габариты станка, мм	3480х2650х2000	3500х2800х2580
Вес станка кг	3000	3100	3000

Стандартная комплектация станков:

- гидрозажим инструмента

- прецизионные шариковые винтовые передачи

- защитный экран.

- охладительная система

2. Специальная часть

2.1 Разработка схемы устройства

2.1.1 Технические условия на проектирование

Макет трехмерного фрезерного станка с ЧПУ предназначено для фрезерования, сверления или других операций. С помощью специальной операционной системы с компьютера подается сигналы на LPT порт и поступает на контроллер через кабель LPT и затем на драйвер и шаговые двигатели.

Напряжение питания 12В с максимальной мощностью 50Ватт.

Макет трехмерного фрезерного станка с ЧПУ можно подключить к компьютеру через различные интерфейсы: LPT, COM, ISA,PCI, USB и др. Наиболее простым и в тоже время наиболее универсальным является подключение по LPT. Большое количество программ для управления подобными станками используют этот интерфейс. Поэтому устройство требуется снабдить разъемом LPT DRB-37MA для печатного монтажа. Этот разъем соединяют стандартным кабелем LPT, который обычно используют для подключения принтеров и сканеров.

2.1.2 Разработка структурной схемы трехмерного фрезерного станка с ЧПУ

Структурная схема устройства представлена в приложении А. По правилам выполнения электрических схем (ГОСТ 2702 - 75) функциональные части изображаются в виде прямоугольников, в которых указаны наименования каждой функциональной части.

На схеме показаны ПК, контроллер, блок питания, выпрямитель напряжения, фрезер, три шаговых двигателя, три датчика.

Структурная схема трехмерного фрезерного станка с ЧПУ включает в себя следующие блоки:

- компьютер - с помощью специальной программы управляет устройством

- контроллер - управляет шаговыми двигателями

- блок питания - служит источником переменного тока

- выпрямитель напряжения - выдает постоянный ток, необходим для работы шаговых двигателей и фрезера

- фрезер - двигатель и фреза, служит для фрезеровании

- шаговый двигатель X - приводит в движение каретку X координаты

- шаговый двигатель Y - приводит в движение каретку Y координаты

- шаговый двигатель Z - приводит в движение каретку Z координаты

- датчик 0X - микропереключатель, определяет начальную точку в X координате

- датчик 0Y - микропереключатель, определяет начальную точку в Y координате

- датчик 0Z - микропереключатель, определяет начальную точку в Z координате

2.1.3 Разработка и описание принципиальной схемы устройства

Рассмотрим принципиальную схему (Приложение Б). Ее основу составляет контроллер на трех микросхемах К555ТМ7. Контроллер может обслуживать до 16 шаговых двигателей. Схема контроллера изображена на рисунке 2.2 на него напрямую подаются сигналы с LPT порта. Всю электрическую схему можно разбить на две части: контроллер (буфер) и драйвер. (Рисунок 2.1)

Сигналы от контроллера через резисторы идут к ключам (драйверам) их тоже три, так как в конструкции используются три шаговых двигателя, т. е. один драйвер одному шаговому двигателю.

Контроллер транслирует входящие сигналы определенного формата в сигналы понятные драйверу. Контроллеры выдают, а драйвера принимают, последовательность в виде четырех импульсов - условно A, B, C, D (режим полного шага), или A, AB, B, BC, C, CD, D, AD (режим полушага).

Рисунок 2.1 - Контроллер и драйвер



Рисунок 2.2 - Подключение контроллера схема электрическая принципиальная.

Контроллер подключается к LPT. Назначение выводов разъема порта LPT приведены в таблице 2.1

Таблица 2.1 - назначение выводов разъема порта LPT

выводы	Название	Направление	Описание
1	STROBE	ввод и вывод	устанавливается PC после завершения каждой передачи данных
2/9	DO-D7	вывод	8 линий данных
10	АСК	ввод	устанавливается в "0" внешним устройством после приема байта
11	BUSY	ввод	устройство показывает, что оно занято, путем установки этой линии в «1»
12	Paper out	ввод	для принтеров
13	Select	ввод	устройство показывает, что оно готово, путем установки на этой линии «1 »
14	Autofeed	Ввод и вывод
15	Error	ввод	индицирует об ошибке
16	Initialize	Ввод и вывод
17	Select In	Ввод и вывод
18-25	Ground	GND	общий провод

8 бит данных идущих от LPT было разбито на две группы по 4 бит: «данные» (bit 0-3) и «адреса» (bit 4-7). (таблица 2.2).

Таблица 2.2 - данные идущие от LPT

0	1	2	3	4	5	6	7
данные	адрес - определяет на какой двигатель придет сигнал - данные

«Данные» передаются на триггеры ТМ7 выводы 2, 3, 6, 7 (D1, D2, D3, D4 см.рисунок.2.2), а «адреса» определяют какой из триггеров запишет эти «данные». Рассмотрим примеры (таблица 2.3)

Таблица 2.3 - Запись данных на триггеры

Биты LPT		Примечание
7	6	5	4	3	2	1	0
«адрес»№ драйвера	«данные»
4	3	2	1	4	3	2	1
0	0	0	1	0	1	0	1	Данные 0101 запишутся в триггер 1 и передадутся в драйвер 1
0	0	1	0	0	1	0	1	Данные 0101 запишутся в триггер 1 и передадутся в драйвер 2
0	1	0	0	0	1	0	1	Данные 0101 запишутся в триггер 1 и передадутся в драйвер 3
0	0	0	0	1	0	1	1	Данные никуда не поступят, т.к. не выбран «адрес»
0	1	1	1	1	0	1	1	Данные 1011 запишутся сразу в три триггера 1,2,3

2.2 Расчетная часть

2.2.1 Обоснование выбора элементной базы схемы

При изготовлении устройства необходимо определиться с выбором элементной базы, необходимой для более долгой, точной и наиболее эффективной его работы.

Микросхема К555ТМ7 была выбрана потому что она дешево стоит, многофункциональна. Он состоит из четырех D-триггеров с прямыми и инверсными выходами.

Специализированная микросхема TD62308AP это не инвертирующая транзисторная матрица применяется для включения реле, ламп и шаговых двигателей.

Особенности TD62308AP

- максимальный выходной ток 1,5А;

- минимальное выходное напряжение 35В;

- вход совместимый с ТТЛ и 5В КМОП;

- низкий уровень активных входов;

Рисунок 2.1 - соединения выводов TD62308AP

Таблица 2.4 - Электрические характеристики TD62308AP

характеристика	символ	тест	Тест состояния	Мин.	типовой	Макс.	Единица измерения
Поток утечки	AP	CEX	1	VCE = 50В, Ta = 25°C	--	--	50	мA
				VCE = 50В, Ta = 85°C	--	--	100
	F			VCE = 35В, Ta = 25°C	--	--	50
				VCE = 35В, Ta = 85°C	--	--	100
Выходное напряжение	VCE (sat)	3	l0UT=1-25A	--	--	1.8	В
			lOUT = 0-7A	--	--	1.3
Входное напряжение	"H" Level	V|H	--	--	vcc -1.6	--	25	В
	"L" Level	V|L	--	--	--	--	vcc -3.6
Входной поток	"H" Level	l|H	--	--	--	--	10	мA
	"L" Level	"IL			--	-0.05	-0.36	мA
Подавляющий диод	AP, AF	|R	4	Vr = 50В, Ta = 25°C	--	--	50	мA
	F			Vr = 35В, Ta = 25°C	--	--	50
Подавляющий диод Forward Voltage	vF	5	lF = 1.25A	--	1.5	2.0	В
Supply Current	Output On	>CC (ON)	2	ВCC = 5.5В, В|N = 0V	--	8.5	12.5	мA/ ch
	Output Off	>CC (OFF)		Вcc = 5.5В, ВIN=ВCC	--	--	1.0	мA
Turn-On Delay	F	tОN	6	CL=15pF	В0UT = 35В RL = 280	--	0.2	--	fs
	AP, AF				ВOUT = 50В RL = 40O
Turn-Off Delay	F	tOFF			В0UT = 35В RL = 280	--	5.0	--
	AP, AF				В0UT = 35В RL = 40O

Блок питания для устройства выбран безтрансформаторный, высокочастотный с напряжением 12В и максимальной выходной мощностью 50вват.

Шаговые двигатели для X , Y и Z координат выбран на основе крутящего момента (кг*см) и мощности. Для X и Y координат выбран шаговый двигатель FL57ST41 с крутящим моментом 4 и потребляемой мощностью 1,5А этого вполне достаточно, чтобы двигать каретку. Для Z координаты выбран шаговый двигатель FL35ST с крутящим моментом 2 и мощностью 0,5А, этого вполне достаточно так как к Z координате устанавливается только микродвигатель с фрезой.

В качестве резисторов были использованы постоянные металлопленочные резисторы. Они имеют малый уровень шумов (не более 5 мкВ/В), хорошую частотную характеристику, стойки к температурным изменениям. схеме используются в частности резисторы МЛТ - металлопленочные лакированные теплостойкие.

Эти резисторы представляют собой металлодиэлектрическую структуру с металлоэлектрическим проводящим слоем. Используются для навесного монтажа. Предназначены для работы в электрических цепях переменного, постоянного и импульсного токов.

Также в схеме использовались конденсаторы типа К-50-29 это электролитические конденсаторы.

2.2.2 Расчет элементов электрической схемы устройства

Расчет потребляемой мощности трехмерного фрезерного станка с ЧПУ.

Мощность - это работа, совершаемая электрическим током за единицу времени.

Мощность вычисляется по формуле:

P=U*I, (2.1)

где U - напряжение питания, В;

I - потребляемый ток, А.

Рассчитаем потребляемую мощность шаговых двигателей.

Шаговый двигатель FL57ST41 имеет напряжение питания 5В, потребляемый ток 1,5А.

Pшд= 5*150= 7,5Вт

Таких шаговых двигателей 2 поэтому их общая мощность будет 15Вт

Шаговый дигатель FL35ST имеет напряжение питания 12В, потребляемый ток 0,5А.

Pшд =12*0,5= 6Вт

2.2.3 Расчет надежности устройства

Под надежностью устройства или его отдельных блоков понимают способность устройства выполнять заданные функции в течение требуемого интервала времени при определенных условиях эксплуатации.

Основным показателем надежности изделия является безотказность. Для невосстанавливаемых и для восстанавливаемых изделий до их первого отказа определяется тремя параметрами: вероятностью безотказной работы, средним временем безотказной работы и интенсивностью отказов. Свойство восстанавливаемых изделий, определяющее продолжительность их работы между отказами, кроме того, характеризуется наработкой на отказ и параметром потока отказов. Если распределение отказов подчиняется закону, связывающему эти параметры, то в ряде случаев достаточно знания одного из них для получения остальных.

Долговечность характеризует длительность возможного использования изделия. Она определяется такими параметрами, как технический резус, срок службы, условная долговечность и т.д., и измеряется, как правило, в единицах времени.

Ремонтопригодность является одним из показателей надежности восстанавливаемых изделий. Количественно она чаще всего определяется коэффициентами готовности и простоя.

В основу расчета надежности положен принцип определение характеристик надежности систем по характеристикам надежности входящих в эти системы элементов.

Для характеристики надежности восстанавливаемых изделий большое значение имеет учет ремонтопригодности, которая определяет рациональность выбранной конструкции.

Интенсивность отказов лср показывает, какая часть элементов, по отношению к общему количеству исправно работающих элементов выходит из строя в единицу времени (обычно за 1 час).

ср i*n , (2.2)

где i - средняя интенсивность отказов 1/ч;

n - количество элементов шт.

Таблица 2.5 - Средняя интенсивность отказов элементов устройства

Наименование	i, 10-6	Количество
Микросхема	10	4
Резистор	0,04	11
микропереключатель	1	3
Провод соединительный	0,015	3
Конденсатор электролитический	0,5	1
Паянные соединения	0,004	110

Подставив в формулу (2.3) значения и N, получим

ср = (4*10+11*0,04+3*1+3*0,015+1*0,5+110*0,004)*10-6 = 44,42-10

3. Конструкторская часть

3.1 Обоснование выбора конструкции устройства

Основные конструктивные параметры устанавливаются ГОСТ 23751-86, где регламентируются размеры плат, элементов их конструкций (печатных проводников, контактных площадок, отверстий, зазоров и т.п.), позиционные допуски расположения элементов конструкций.

Конструкция устройства должна отвечать следующим требованиям: иметь малую стоимость, обладать достаточной прочностью и легкостью, быть компактной, легко модернизироваться и иметь надлежащий внешний вид.

В разработке использована односторонняя печатная плата. Благодаря этому значительно упрощен процесс изготовления печатной платы. Плотность монтажа составляет 1,5 элемента/см2. Использование односторонних печатных плат значительно увеличит выход годных ПП, что повысит экономические показатели данного устройства и уменьшит расходы материала при изготовлении. Выбор габаритных размеров печатной платы осуществлялся по ГОСТ 10317-79. Исходя из изложенных требований и результата трассировки платы, выбран размер платы 120х85 мм.

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

- большую электрическую прочность;

- малые диэлектрические потери;

- выдерживать кратковременное воздействие температуры до плюс 240 С в процессе пайки;

- иметь высокую влагостойкость;

- быть дешёвым;

- обладать стойкостью к действию химических растворов, используемых в техпроцессах изготовления платы.

Для изготовления плат общего применения 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. На основании приведенных требований для изготовления печатной платы может использоваться фольгированный стеклотекстолит СФ-1-35-2,0 ГОСТ 10316-78, предназначенный для изготовления печатных плат с повышенными диэлектрическими свойствами.

Толщину печатной платы определяется толщиной материала основания с учетом толщины фольги. В данном случае толщина составляет 2,0±0,2 мм. Прямоугольная координатная сетка расположена в соответствии с ГОСТ 2.417-78. Центры монтажных отверстий располагаются в узлах координатной сетки. Расстояния между центрами отверстий выдержано с допуском ±0,1мм. Расстояние края любого элемента ПП до края ПП составляют не менее номинальной толщины платы с учетом допуска. Размещение элементов выполнено таким образом, чтобы электрические соединения были минимальной длины. Кроме того, элементы расположены равномерно по площади ПП для обеспечения равномерности масс элементов.

ПП должна сохранять конструкцию, внешний вид и электрические параметры в пределах нормы при климатических и механических воздействиях согласно ГОСТ 23752-79.

3.2 Описание конструкции устройства

Электрическая схема устройства трехмерного фрезерного станка с ЧПУ представлена следующими элементами: резисторами, конденсаторами, стабилизатором напряжения, микросхемами, шаговыми двигателями и датчиками начальной точки фрезы. Все элементы, размещены на печатной плате, кроме шаговых двигателей они устанавливаются отдельно и датчиков которые устанавливаются на крайнем положении кареток на самом станке. Так же на плате имеется LPT разъём для подключения к компьютеру стандартным LPT кабелем от принтера. Печатная плата размещена под рабочим столом станка и надежно закреплена. Так же под столом размещен блок питания и выпрямитель напряжения. Шлейф из проводов идущих от контроллера к шаговым двигателям

4. Экономическая часть

4.1 Расчет затрат на материалы, полуфабрикаты, покупные изделия трехмерного фрезерного станка с ЧПУ

Представленный в настоящем дипломном проекте расчет экономической части системы произведен в соответствии с международным стандартом на разработку трехмерного фрезерного станка с ЧПУ, а также нормой рабочего времени в Республике Башкортостан на 2009 год, установленной распоряжением Правительства Республики Башкортостан от 19 ноября 2008 года.

Исходные данные для расчета затрат на разработку трехмерного фрезерного станка с ЧПУ приведены в таблице 4.1. Исходные данные получены в Уфимском Научном центре РАН во время преддипломной практики.

Цены на компьютерную технику указаны на 1 мая 2009г.

Таблица 4.1 - Расчет стоимости материалов ПФ и ПКИ

Наименование	ГОСТ, ТУ	Единица измерения	Количество	Цена за единицу, руб.	Сумма, руб.
1	2	3	4	5	6
Стеклотекстолит фольгированный СФ-1-35-2,0	16-503.161-93	шт	1	20	20
Припой ПОС-61 (1 м.)	1499-89	шт	1	43,20	43,20
Флюс (10гр.)	4Г 0.033.200	шт	1	30	30
Хлорное железо FeCl3-6H2O (250гр.)	19.347 - 94	шт	1	40	40
Фоторезист Positiv 20	6-17-271.п-75	шт	1	430	430
Микросхема TD62308AP	30207-94	шт	3	30	90
Резистор МЛТ-0,125- 2КОм±5%	ОЖО.467.180	шт	3	0,5	1,5
Резистор МЛТ-0,125- 1КОм±5%	ОЖО.467.180	шт	12	0,5	6
Конденсатор К-50-29 25В -1000мкФ±10%	ОЖО 464.136ТУ 2	шт	2	2,5	5
Микро переключатель МП9	BШУK.640109.007 ТУ	шт	3	10	30
Микросхема К555ТМ7	БКО.348.289-38ТУ/02	шт	3	6,30	18,90
Стабилизатор напряжения КР142ЕН5А	БКО.348. 634-02 ТУ	шт	1	10	10
Блок питания 220-230V 50/60Hz 12V 10-60W	Р 511318.14.1-99	шт	1	50	50
Разъем LPT DRB-37MA	-	шт	1	20	20
Кабель LPT DB25M-C36M	15148- 54	шт	1	150	150
Шаговый двигатель FL 57ST41	-	шт	2	1185	2370
Шаговый двигатель FL 35ST	-	шт	1	1090	1090
Микродрель ДПМ30 -Н1-01	Р 12.4.208-99	шт	1	400	400
Итого	-	-	37	-	4804.60
Транспортно-заготовительные расходы	-	руб.	2	10	20
Всего с транспортно-заготовительными расходами	-	-	-	-	4824,60
Примечание: ТЗР - проезд на автобусе 2 раза по 10 рублей.

4.2 Расчет фонда заработной платы

Таблица 4.2 - Расчет трудоемкости и основной зарплаты

Наименование работ	Оклад лаборанта	Трудоемкость работ, ч	Часовая тарифная ставка, руб.	Расценка, руб.
Изготовление печатной платы	4330	3	26,7	79,60
Комплектование	4330	8	26,7	212,24
Формовка выводов элементов	4330	0,15	26,7	3,97
Пайка	4330	0,20	26,7	5,30
Настройка	4330	2	26,7	53,06
Тестирование	4330	4	26,7	106,12
Итого:	-	17,35	-	460,30

Среднемесячное количество рабочих часов, применяемое при определении часовой тарифной ставки из установленной месячной тарифной ставки, составляет в 2009 году:

при 40-часовой рабочей неделе - 162,1 часа;

Сч = 4330/162,1=26,7

где Сч - часовая тарифная ставка

Рсдi = Сч • tшт, (4.1)

где Рсдi - сдельная расценка, руб.;

Сч - часовая тарифная ставка, руб.;

tшт - трудоемкость, ч.

Рсд1 =26,7*3 = 79,60 руб.;

Рсд2 = 26,7*8 = 212,24 руб.;

Рсд3 = 26,7*0,15 = 3,97 руб.;

Рсд4 = 26,7*0,20 = 5,30 руб.;

Рсд5 = 26,7*2 = 53,06 руб.;

Рсд6 = 26,7*4 =106,12 руб.

Зосн = ? Рсд , (4.2)

где Зосн - основная зарплата, руб.

Зосн = ? * Рсд = 79,60+212,24+3,97+5,30+53,06+106,12 = 460,30

Таблица 4.3 - Расчет фонда заработной платы

Наименование	Норматив, %	Сумма, руб.
Основная зарплата	-	460,30
Премия	35	161,10
Территориальная надбавка	15	93,21
Общая зарплата	-	714,16
Начисления на зарплату	26 + 2,9	206,39

Зпр = Зосн*Кпр/100, (4.3)

где Зпр - премия, руб.;

Зосн - основная заработная плата, руб.;

Кпр - установленный процент премии, %

Зпр = 460,30*35/100=161,10 руб.;

Зтер = (Зосн+Зпр)*Ктер/100, (4.4)

где Зтер - территориальная надбавка, руб.;

Ктер - установленный процент территориальной надбавки,%

Зтер = (460,30+161,10)*15/100 = 93,21 руб.;

Зобщ = Зосн+Зпр+ Зтер, (4.5)

где Зобщ - общая зароботная плата разработчика, руб.

Зобщ =460,30+161,10+93,21 =714,61 руб,;

Н = Зобщ*Ксоц/100, (4.6)

где Н - начисления на заработную плату, руб.,

Ксоц - установленный процент отчислений на социальные нужды (ЕСН-26% ФСС

нс - 2,9)

Н = 714,16*28,9/100 = 206,39руб.

4.3 Расчет полной себестоимости и цены трехмерного фрезерного станка с ЧПУ

Таблица 4.4 - Расчет полной себестоимости

Статьи затрат	Норматив, %	Сумма, руб.
Материалы ПФ, ПКИ (М + П)	-	4804,40
ТЗР	-	20
Общая зарплата (Зобщ)	-	714,16
Начисления на зарплату (Н)	-	206,39
Накладные расходы (Нр)	70	499,90
Полная себестоимость	-	6244,85

Нр = Зобщ*Кр/100, (4.7)

где Нр - накладные расходы, связанные с разработкой трехмерного фрезерного станка с ЧПУ руб.,

Кр - установленный процент накладных расходов,%

Нр = 714,16*70/100 = 499,90руб.;

Сполн = М+П+ТЗР+Зобщ+Н+Нр, (4.8)

где Сполн - полная себестоимость,руб.,

Сполн = 4804,40+20+714,16+206,39+499,90= 6244,85 руб.

4.4 Расчет структуры и анализ себестоимости

Таблица 4.5 - Расчет структуры себестоимости

Статьи затрат	Сумма, руб.	Удельный вес, %
Материалы ПФ, ПКИ	4804.60	76,93
ТЗР	20	0,32
Общая зарплата	714,16	11,43
Начисления на зарплату	206,39	3,30
Накладные расходы	499,90	8
Полная себестоимость	6244,85	100

Увесi = Сзi*100/Сп ; (4.9)

где Увесi - удельный вес статьи затрат

Сзi - статья затрат

Сп - полная себестоимость

Увес1 = 4804,60*100/6244,85= 76,93%

Увес2 = 20*100/6244,85= 0,32%

Увес3 = 714,16*100/6244,85= 11,43%

Увес4 = 206,39*100/6244,85= 3,30%

Увес5 = 499,90*100/6244,85=8 %

Рисунок 4.1 - Диаграмма структуры себестоимости трехмерного фрезерного станка с ЧПУ.

4.5 Расчет показателей технологичности

Экономический анализ уровня технологичности трехмерного фрезерного станка с ЧПУ осуществляется путем сопоставления базовых показателей технологичности трехмерного фрезерного станка с ЧПУ с соответствующими показателями технологичности разрабатываемого трехмерного фрезерного станка с ЧПУ Согласно ГОСТ 14.204-73 оценку технологичности трехмерного фрезерного станка с ЧПУ следует производить в последовательности:

- расчет показателей технологичности трехмерного фрезерного станка с ЧПУ

- определение показателей уровня технологичности трехмерного фрезерного станка с ЧПУ

- разработка рекомендаций по улучшению показателей технологичности

Оценка технологичности трехмерного фрезерного станка с ЧПУ детали может быть двух видов:

- качественная,

- количественная.

Качественная оценка предшествует количественной.

Количественная оценка характеризуется показателями технологичности. В процессе оценки проектируемого трехмерного фрезерного станка с ЧПУ должен сравниваться с базовой конструкцией.

При качественной оценке технологичности трехмерного фрезерного станка с ЧПУ следует учитывать:

- вид изделия, степень его новизны;

- перспективность изделия, объем его выпуска;

- габарит и массу;

- сложность и рациональное выполнение трехмерного фрезерного станка с ЧПУ, обеспечивающее удобство технического обслуживания и ремонта;

- рациональное расположение узлов, монтажных опор и других устройств для обеспечения транспортабельности трехмерного фрезерного станка с ЧПУ;

- надежность и ремонтопригодность трехмерного фрезерного станка с ЧПУ;

- ограничение номенклатуры трехмерного фрезерного станка с ЧПУ и применяемых материалов, особенно дорогостоящих;

- применение высокопроизводительных типовых технологических процессов и средств технологического оснащения;

- применение несмежного технологического оснащения и технологического процесса, обеспечивающего невысокую трудоемкость изготовления трехмерного фрезерного станка с ЧПУ;

- снижение трудоемкости, цикла и стоимости работ по обслуживанию изделия при эксплуатации, включающему подготовку трехмерного фрезерного станка с ЧПУ к функционированию, контроль работоспособности, профилактическое, техническое обслуживания и ремонта

Следовательно, трехмерный фрезерный станок с ЧПУ должен удовлетворять требованиям изготовителя, эксплуатации и ремонта наиболее производительными и экономичными способами при заданных условиях производства. Технологичность и эффективность трехмерного фрезерного станка с ЧПУ показаны показателями:

Ку = Ду + Еу/Qн; (4.10)

где Ку - коэффициент унификации

Еу - Отношение количества наименований унифицированных сборочных единиц,

Ду - унифицированных деталей, не вошедших в состав сборочных единиц ,

Qн. - количеству наименований в изделии без стандартного крепежа ;

Ку = 15/18 = 0,83

Коэффициент унификации составляет 0,83, а чем коэффициент ближе к 1, тем технологичнее конструкция. Это значит что, практически все элементы унифицированы.

Кп = До+ Ео /Q (4.11)

где Кп - коэффициент повторяемости

До - деталей, не вошедших в состав сборочных единиц,

Ео - количества повторяющихся деталей,

Q - количество изделий без учета стандартного крепежа.

Кп = 28/37 = 0,75

Коэффициент повторяемости составляет 0,75, а чем коэффициент ближе к 1, тем технологичнее конструкция. Этот показатель говорит о том, что разрабатываемое устройство более чем на половину имеет повторяющиеся элементы, то есть элементы могут взаимозаменяться.

Трудоемкость технологических процессов изготовления проектируемого трехмерного фрезерного станка с ЧПУ составляет 17,35 часа.

Конструкция является трудоемкой, так как это макет и все делалось вручную. Больше времени пошло на комплектование и тестирование устройства, но если внедрить его в производство и сделать его автоматизированным, то трудоемкость изготовления проектируемого трехмерного фрезерного станка с ЧПУ значительно сократиться.

В расчетной части дипломного проекта были произведены расчеты:

Затраты на материалы, ПФ, ПКИ, расчет фонда заработной платы, расчет структуры и анализ себестоимости, расчет показателей технологичности и эффективности трехмерного фрезерного станка с ЧПУ.

Разрабатываемое устройство является технологичным, так как состоит из унифицированных деталей, это повышает надежность и делает устройство ремонтопригодным. А так же устройство имеет повторяющиеся элементы, это говорит о взаимозаменяемости компонентов устройства.

Себестоимость трехмерного фрезерного станка с ЧПУ составляет 6244,85 руб. Данные затраты не значительны так как ближайший аналог стоит в пределах 1000000 рублей. Из полной себестоимости на материалы затрачено 4804.60 руб. что составляет 76,93 % то соответственно говорит, что устройство материалоемкое, следовательно устройство состоит из многих простых и не дорогих радиоэлементов. Затраты на заработную плату не значительны и состовляет 714,16 рубля, это 11,43 % от полной себестоимости изделия. Так как работа не сложная, и не требует высокой квалификации.

Устройство имеет широкое направление т.е. его можно легко перенастроить, чтобы делала другие операции, например сверление, гравировка., есть возможность заменить микродвигатель на лазер, и он будет работать как лазерный резак.

5. Технологическая часть

5.1 Разработка печатной платы устройства

Печатная плата данного устройства односторонняя. Применение данной печатной платы в разработке объясняется легкостью её проектирования и простотой изготовления.

Проектирование печатной платы выполнено с помощью компьютерной программы EAGLE Layout Editor 4.11.

После настройки конфигурации необходимо создать библиотеку компонентов с помощью редактора Library Editor.

Каждый компонент библиотеки (Device) не является графическим, но он объединяет два (или более) графических файла, входящих в его же состав: символа (Symbol) и корпуса (Package). Нужно отметить, что конструктивных исполнений у одного элемента может быть несколько (яркий пример - резисторы разной мощности). Символ - это условное графическое обозначение (УГО). Используя эти символы, строится электрическая принципиальная схема в модуле Schematic Editor. Корпус - это посадочное место компонента на печатной плате, включая и его выводы.

Далее создается новый проект командой File\New\Project. В проекте будут храниться схема, чертёж печатной платы, а также файлы проверки ERC и DRC.

Для создания электрической принципиальной схемы требуется выполнить команду File\New\Schematic. Открывается модуль Schematic Editor в котором разрабатывается принципиальная схема. После завершения соединения элементов необходимо запустить утилиту ERC, которая проверит спроектированную схему на правильность. Результат откроется сразу после окончания проверки в окне встроенного текстового редактора EAGLE. Текстовый файл с результатами проверки (расширение - *.erc) автоматически сохраняется в папке данного проекта.

Затем, для создания платы требуется нажать на кнопку Board. Далее необходимо расставить детали в соответствии технологическими требованиями и развести дорожки. Для того чтобы правильно развести проводники на плате связи должны пересекаться как можно в меньших местах. Кроме этого, тактовый сигнал должен проходить по дорожке с минимальной длиной, эти дорожки нужно разводить в первую очередь, как и весь тактовый генератор. Далее разводятся шины данных и питания.

После этого необходимо запустить утилиту DRC. Данная утилита проверяет правильность расстановки компонентов и прокладки трасс. Расширение файла отчёта - *.drc. Если программой найдены ошибки, необходимо их исправить.

5.2 Описание технологии изготовления устройства

Рассмотрим в последовательности технологические операции для изготовления трехмерного фрезерного станка.

Печатная плата устройства изготовлена с помощью фоторезистивного вещества Positiv20. Технология изготовления включает следующие этапы:

- изготовление фотошаблона. Трассировка печатной платы была распечатана на специальной прозрачной плёнке, неиспользуемые слои в программе трассировки были предварительно отключены, далее пленка обрезана до размеров платы.

- подготовка печатной платы. Предварительно выполнена проверка состояния поверхности фольги и диэлектрика, прочности сцепления фольги в исходном состоянии и при воздействии расплавленного припоя. Далее плату необходимо обработать. Обработка является весьма ответственным этапом изготовления ПП и должна выполняться с большой тщательностью. Обработка произведена в несколько этапов: получена заготовка, обработка по контуру выполнена фрезерованием, сверление монтажных отверстий сделано спиральным сверлом из твердого сплава с углом при вершине сверла 130?; выполнена чистка наждачной бумагой и обезжиривание ацетоном.

- нанесение фоторезистивного вещества. В качестве фоторезистивного вещества использован Positiv 20. Вещество нанесено тонким ровным слоем с расстояния порядка 20-30 см. После этого плату помещена в тёмной место на 15 минут, чтобы эмульсия засохла.

- излучение. Плата помещена в специальный шкаф и подвергнута ультрафиолетовому излучению в течение 15 минут.

- проявление. Плата помещается в раствор NaOH (каустическая сода), 7 -10 гр. на 1 литр воды. Проявление схемы состоит в вымывании растворимых участков фоторезиста, находившихся в засвеченной области. Время проявления составляет от 2 до 5 с зависит от толщины фоторезиста. Проявление целесообразно выполнять в двух ваннах. В первой удаляется большая часть фоторезиста, а во второй ванне производится тонкое проявление. Проверка после проявления осуществляется внешним осмотром. Рисунки должны быть четкими и ровными, без подтеков и наплывов эмульсии.

- травление. Плата помещена в раствор хлорного железа FeCl3 (1:3). Плата травиться в течении 20-30 минут в зависимости от концентрации раствора.

- лужение. Произведено лужение платы оловом, при этом для достижения лучшего результата использован спиртовой раствор канифоли.

- монтаж элементов. Произведен монтаж элементов на печатную плату согласно принципиальной схеме.

- проведен выходной контроль платы. Осуществлен выходной контроль внешнего вида, инструментальный контроль геометрических размеров, а также оценка точности выполнения отдельных элементов.

6. Мероприятия по охране труда и противопожарной безопасности

6.1 Требований по технике безопасности при работе с ЭВМ

Операторы ЭВМ, операторы по подготовке данных, программисты и другие работники ВЦ еще сталкиваются с воздействием таких физически опасных и вредных производственных факторов, как повышенный уровень шума, повышенная температура внешней среды, отсутствие или недостаточная освещенность рабочей зоны, электрический ток, статическое электричество и другие. Уже разработаны множество комплексов организационных мероприятий и технических средств защиты, и имеется возможность добиться значительно больших успехов в деле устранения воздействия на работающих опасных и вредных производственных факторов. Однако состояние условий труда и его безопасности в ряде ВЦ еще не удовлетворяют современным требованиям.

Электрические установки, к которым относится практически все оборудование ЭВМ, представляют для человека большую потенциальную опасность, так как в процессе эксплуатации или проведении профилактических работ человек может коснуться частей, находящихся под напряжением. Специфическая опасность электроустановок:

- токоведущие проводники, корпуса стоек ЭВМ и прочего оборудования, оказавшегося под напряжением в результате повреждения (пробоя) изоляции, не подают каких-либо сигналов, которые предупреждают человека об опасности. Реакция человека на электрический ток возникает лишь при протекании последнего через тело человека.

Исключительно важное значение для предотвращения электротравмотизма имеет правильная организация обслуживания действующих электроустановок ВЦ, проведения ремонтных, монтажных и профилактических работ.