Универсальный блок управления тиристорами

Комплексный показатель технологичности:

где K_i - частичные показатели (коэффициенты) технологичности;

ц_i - весовая характеристика.

Уровень технологичности:

Так уровень технологичности больше 1, то конструкция устройства технологична.

5.3 Разработка и выбор оптимального варианта технологического процесса сборки и монтажа устройства

Технологический процесс (ТП) - часть производственного процесса представляющая собой комплекс действий оборудования и исполнителей направленных на непосредственное преобразование материалов и комплектующих в готовое изделие.

По назначению ТП бывают рабочие и перспективные. Рабочий - выполняется по рабочей конструкторской и технологической документации. Перспективный - соответствует достижениям в науке и технике но методы и средства его реализации на данном предприятии еще предстоит освоить.

Таблица 5.2 - Варианты технологических маршрутных процессов

Номер операции	Последовательность операции	1 вариант	2 вариант
		Оборудование, оснастка	, мин	, мин	Обору-дование, оснастка	, мин	, мин
1	2	3	4	5	6	7	8
005	Подготовка конденсаторов К10-17А, К10-17Б	Приспособле-ние для формовки выводов конденсаторов ГГ 1420-4023	2,54	10	Стол монтаж-ный СМ-3	6,45	3
010	Подготовка конденсаторов К50-35	Стол монтажный СМ-3	0,86	3	Стол монтаж-ный СМ-3	0,86	3
015	Подготовка резисторов С2-33Н	Полуавтомат ГГ-2420	0,4	20	Стол монтаж-ный СМ-3	8,6	3
020	Подготовка транзисторов ТIP 122, диодного моста W001M	Стол монтажный СМ-3	1,29	3	Стол монтаж-ный СМ-3	1,29	3
025	Подготовка диодов КС147А, ВАТ46, SF1, КС147А, STPS5L60	Приспособле-ние ГГ1499-4003	0,52	10	Стол монтаж-ный СМ-3	3	3
030	Подготовка стабилизатора напряжения КА7805, светодиодов L53-GC, L53-YC, L53-EC	Стол монтажный СМ-3	3,44	3	Стол монтаж-ный СМ-3	3,44	3
035	Подготовка резонатора HC-59U	Стол монтажный СМ-3	0,43	3	Стол монтажный СМ-3	0,43	3
040	Подготовка предохранителя ВП4-1	Стол монтажный СМ-3	0,43	3	Стол монтажный СМ-3	0,43	3
045	Подготовка микроконтроллера ATTINY26L-8PU	Приспособле-ние ГГ1490-4087	0,2	25	Стол монтажный СМ-3	0,43	3
050	Установка на плату конденсаторов К10-17А, К10-17Б	Автомат ГГМ1.149.007	0,45	25	Стол монтажный СМ-3	6,45	3
055	Установка на плату конденсаторов К50-35	Стол монтажный СМ-3	0,86	3	Стол монтажный СМ-3	0,86	3
060	Установка на плату резисторов С2-33Н	Полуавтомат установки радио-элементов УР-5	0,48	20	Полуавтомат установки радио-элементов Ур-10	3,33	20
065	Установка на плату транзисторов TIP122 на плату	Стол монтажный СМ-3	0,86	3	Стол монтажный СМ-3	0,86	3
070	Установка на плату диодного моста W001M	Стол монтажный СМ-3	0,43	3	Стол монтажный СМ-3	0,43	3
075	Установка на плату стабилизатора напряжения КА7805	Стол монтажный СМ-3	0,43	3	Стол монтажный СМ-3	0,43	3
080	Установка на плату резонатора HC-59U	Стол монтажный СМ-3	0,43	3	Стол монтажный СМ-3	0,43	3
085	Установка на плату диодов КС147А, ВАТ46, SF1, STPS5L60, КС147А	Автомат «Трофей»	1,7	25	Стол монтажный СМ-3	3,87	3
090	Установка светодиодов L53-GC, L53-YC, L53-EC на плату	Стол монтажный СМ-3	1,29	3	Стол монтажный СМ-3	1,29	3
095	Установка предохранителя ВП4-1 на плату	Стол монтажный СМ-3	0,43	3	Стол монтажный СМ-3	0,43	3
100	Установка микроконтроллера ATTINY26L-8PU на плату	Стол монтажный СМ-3	0,43	3	Стол монтажный СМ-3	0,43	3
105	Установка гнезда PBD2-8 на плату	Автомат ГГМ 1.149007	0,8	30	Стол монтажный СМ-3	0,43	3
110	Установка на плату переключателя ПД9-1, вилок PLS-2R, PLS-3R	Стол монтажный СМ-3	2,15	3	Стол монтажный СМ-3	2,15	3
115	Установка на плату трансформаторов ДП 91.192025.702, ТТП-3	Стол монтажный СМ-3	1,29	3	Стол монтажный СМ-3	1,29	3
120	Пайка волной припоя	Установка пайки ПАП-300	0,79	50	Установка пайки ЛПМ-500	0,69	50
125	Очистка платы	УЗ-ванна УЗВ-0,4	0,29	5	Линия промывки плат Aquapak	0,20	20
130	Лакирование	Ванна цеховая	1,4	50	Ванна цеховая	1,4	50
135	Сушка платы	Печь сушильная	1,98	50	Печь сушильная	1,98	50
140	Маркировка и контроль	Приспособле-ние ГГ63669/012	0,90	15	Визуальный контроль	0,99	5
Итого	27,5	383		52,87	264

Штучное время, затрачиваемое на каждое изделие:

где К₁ - коэффициент, зависящий от группы сложности аппаратуры и типа производства;

К₂ - коэффициент, учитывающий долю времени подготовительно заключительное время и время обслуживания (процент от оперативного);

К₃ - коэффициент, учитывающий долю времени на перерывы в работе (в процентах от оперативного времени) и зависящий от сложности выполненной работы к условиям труда.

Т_опi - оперативное время первого варианта технологического процесса.

Т_опj - оперативное время второго варианта технологического процесса.

Подготовительно-заключительное время рассчитывается по формуле:

где - сменная норма подготовительно-заключительного времени первого варианта технологического процесса;

- сменная норма подготовительно-заключительного времени первого варианта технологического процесса;

S - количество смен;

Д - количество рабочих дней на плановый период.

Для выбора оптимального варианта ТП составляют два уравнения для вычисления суммарного штучно-калькуляционного времени:

где m - число операций по 1 варианту;

n - число операций по 2 варианту;

Т_{шт i} - штучное время по 1 варианту;

Т_{шт. j} - штучное время по 2 варианту;

Т_{пз. i} - подготовительно-заключительное время по 1 варианту;

Т_{пз. j} - подготовительно-заключительное время по 2 варианту;

N - программа выпуска.

Так как (<) первый вариант ТП будет являться более оптимальным. Так же он будет являться более производительным, так как соответствует наименьшим затратам живого труда и обеспечивает быстрый выпуск продукции в плановые сроки.

Размер критической партии рассчитывается следующим образом:

где Т_{пз. i} - подготовительно-заключительное время по 1 варианту;

Т_{пз. j} - подготовительно-заключительное время по 2 варианту;

Т_{шт i} - штучное время по 1 варианту;

Т_{шт. j} - штучное время по 2 варианту;

5.4 Выбор и обоснование метода изготовления печатной платы

При изготовлении печатных плат в зависимости от их конструктивных особенностей и масштабов производства применяются различные варианты технологических процессов, в которых используются многочисленные химические операции и операции механической обработки.

Изготовление печатной платы возможно аддитивными или субтрактивными методами. В субтрактивном методе проводящий рисунок формируется на фольгированном материале, путём удаления ненужных участков фольги. Существуют следующие субтрактивные методы :

а) химический;

б) комбинированный.

В аддитивном методе проводящий рисунок формируется на нефольгированном материале путём химического меднения через предварительно нанесённую на материал защитную маску. Аддитивные методы подразделяются на:

а) химический метод;

б) электрохимический (полуаддитивный) метод.

Преимущество использования электрохимических процессов заключается в том, что они обеспечивают основные качества плат: равномерность осаждения металла, способность проводящего рисунка к пайке, необходимую эластичность слоя металлизации в отверстиях, электропроводность и другие функциональные свойства печатных плат.

Электрохимический метод называют полуаддитивным, так как проводящий рисунок создается в результате электрохимического осаждения металла, а не вытравливания. Заключается в нанесении на плату фоторезиста и получение негативного рисунка схемы. Незащищенные участки платы, соответствующие будущим токоведущим проводникам, металлизируются химическим, а затем электрохимическим способами. Защитный рисунок наносят таким образом, чтобы открытыми оставались те участки поверхности, которые подлежат металлизации с целью образования проводниковых элементов схемы. При этом металлизируются все монтажные отверстия, предназначенные для установки навесных элементов и электрической связи проводников при их двустороннем расположении.

На диэлектрическое основание наносится тонкий проводящий подслой, далее он покрывается фоторезистом, который затем проявляется через негативный фотошаблон. В рельефе проявленного фоторезиста электрохимически наращивается металл до толщин, обеспечивающих необходимую прочность и проводимость. Сверху наносится металлорезист - олово или серебро. После этого фоторезист удаляют, и в пробельных местах обнажается тонкий проводящий подслой, который теперь не нужен и подлежит удалению методом травления. Стравливание тонкого подслоя связано с гораздо меньшими затратами на отчистку промышленных стоков, чем при травлении фольги. К недостаткам этого метода можно отнести недостаточную адгезию (степень сцепления проводников с основанием), а к достоинствам - использование нефольгированных материалов и хорошее воспроизведение тонких проводников. Таким образом, выбранный метод изготовления печатных плат электрохимическим (полуаддитивным) способом освобождает от необходимости применять фольгированные медью диэлектрики и обеспечивает повышенную плотность монтажа на платах.

Для изготовления платы универсального блока управления тиристорами применяется полуаддитивный метод изготовления, так как в качестве конструктивного материала выбран нефольгированный стеклотекстолит.



6. Экономический раздел

6.1 Технико-экономическая характеристика проекта

В экономическом разделе дипломного проекта производится технико-экономическое обоснование разработки универсального блока управления тиристорами, который может управлять тиристорами с рабочим током от единиц до сотен ампер при токе открывания до 2 А для тринисторов и до 4 А для симисторов. С помощью данного устройства можно управлять тиристорами более точно и с меньшими потерями напряжения, так как алгоритм управления в нем реализован использованием микроконтроллера. Устройство позволяет использовать тиристоры более энергоэффективно для закрывания и открывания. Блок может работать также в режиме переключения тиристоров в моменты нулевого напряжения сети не только с резистивной нагрузкой, но и с трансформаторной при любом заданном уровне мощности.

6.2 Расчет стоимостной оценки результата производства

Расчет затрат на сырье и материалы проводится по формуле:

где i - количество видов материала

H_mi - норма расхода материала i-го вида на одно изделие в принятых единицах измерения

Y_mi - оптовая цена единицы i-го вида материала, руб.

К_тр - коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы приобретенных материалов

m - номенклатура применяемых комплектующих изделий или полуфабрикатов

Результаты представлены в таблице 6.1:

Таблица 6.1-Расчет затрат на сырье и основные материалы

Наименование материала	Единица измерения	Норма расхода на изделие	Цена за единицу, руб.	Сумма, руб.
1 Стеклотекстолит СТЭФ ( лист 200Ч200 мм)	лист	0,8	78300	62650
2 Припой ПОС-61	кг	0,0477	171100	8200
3 Спирт Изопропанол	л	0,1272	75400	9600
4 Лак PLASTIK 71	л	0,0015	89900	150
5 Железо хлорное	кг	0,0015	40600	100
6 Краска маркировочная аэрозольная	кг	0,02	81200	1650
Итого(См1)				82350
Транспортно-заготовительные расходы, (ТЗ(5% от См1))				4150
Всего(См1 + + ТЗ)				86500

Расчет затрат на покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты производится по формуле (6.1), результаты представлены в виде таблицы (таблица 6.2):

где К_тр - коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы;

т - номенклатура применяемых комплектующих изделий или полуфабрикатов;

Д_kj- количество покупных комплектующих изделий или полуфабрикатов j-го вида на единицу продукции, шт;

Ц_j - отпускная цена j-го вида

Таблица 6.2 - Расчет затрат на покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты(С_к)

Наименование	Количество	Цена за единицу	Сумма, руб.
Предохранитель	1	14600	14600
Переключатель	1	16000	16000
Диодный мост	1	19900	19900
Резонатор кварцевый	1	13750	13750
Микроконтроллер	1	70000	70000
Стабилизатор напряжения	1	5050	5050
Светодиод	3	6200	18600
Броневой трансформатор	2	22400	44800
Стабилитрон	2	14000	28000
Диод Шоттки	5	7300	36500
Вилка штырьевая	3	7600	22800
Гнездовой разъем	1	21300	21300
Конденсатор керамический	16	16250	260000
Конденсатор алюминиевый	2	7300	14600
Выпрямительный диод	2	27200	54400
Биполярный транзистор	2	25200	50400
Резистор	20	2550	51000
Тороидальный трансформатор	1	134400	134400
Итого(Ск)			935400
Транспортно-заготовительные расходы, (ТЗ(5% от Ск1))			46800
Итого(Ск1 + + ТЗ)			982200

В соответствии с технологическим процессом при изготовлении данного устройства предусмотрено определенное количество операций (паек) на печатной плате. Этой цифры применяется при определении затрат на сырье и материалы (таблица 6.1) и при расчете трудоемкости изделия по операциям (таблица 6.3).

Таблица 6.3 - Расчет заработной платы основных производственных рабочих по разрабатываемому изделию

Наименование операции	Разряд работ	Трудоемкость операции, нормо-ч.	Часовая тарифная ставка, руб.	Сумма, руб.	Методика расчета
1 Заготовительные	2		9700	1400
2 Обрабатывающие	3		11250	3150
3 Сборка	3		11250	2800
4 Монтаж	4		13550	4750
5 Регулировка	5		14450	1550
Итого				13650	З=?1+…+5
Премия (Нп=20%)				2750
Основная заработная плата (Зо)				16400
Дополнительная заработная плата (Зд) (Нд =10%)				1650
Заработная плата основных производственных рабочих				18050

Расчет основной заработной платы производственных рабочих (Р_з) производится по формуле:



где n - количество технологических операций при производстве изделия;

t_штi - трудоемкость выполнения операции i-го разряда, нормо-ч;

T_ri - часовая тарифная ставка i-го разряда, руб.

Расчет часовой тарифной ставки, соответствующей i-му разряду работ, осуществляется по формуле:

где - часовая тарифная ставка первого разряда, которая определяется делением месячной заработной платы первого разряда (согласно действующему законодательству на момент расчетов) на количество часов работы в месяц (167 часов), руб. Часовая тарифная ставка может быть увеличена в 1,18-81,9 раза, если предприятие располагает соответствующими ресурсами;

- тарифный коэффициент, соответствующий i-му разряду.

Результаты расчета себестоимости единицы продукции и отпускной цены целесообразно представить в таблице 6.4.

Таблица 6.4 - Расчет отпускной цены

Статья затрат	Условное обозначение	Нормативное значение	Сумма, руб	Методика расчета
1	2	3	4	5
1 Сырье и материалы	См		82350	Таблица 6.1
2 Покупные комплектующие изделия	Ск		935400	Таблица 6.2
3 Топливо и энергия на технологические цели	ТЭ	Нтэ = 150%	27100
4 Зарплата основных производственных рабочих	ЗП		18050	Таблица 6.3
5 Отчисления в фонд социальной защиты населения	Осз	Нсз = 34%	6150
6 Отчисления на обязательное социальное страхование от несчастных случаев на производстве в «Белгосстрах»	Обгс	Нбгс = 0,6%	150
7 Расходы на подготовку и освоение производства	Рпо	Нрпо = 3%	550
8 Общепроизводственные расходы	Робп		3150
9 Общехозяйственные расходы	Робх	Нобх = 30%	5450
10 Прочие производственные расходы	Ппр	Нппр = 2%	400
11 Производственная себестоимость	ПРС		1078350
12 Коммерческие расходы	Рком	Нк = 1%	10800
13 Полная себестоимость	ПС		1111650	ПС=ПРС+Рком
14 Прибыль	Пр	Нпр = 18%	217850
15 Отпускная цена без НДС	ОТЦ		1307000	ОТЦ=ПС+Пр
16 НДС	НДС	Нндс = 20%	261400
17 Отпускная цена с учетом НДС	Ц		1600800	Ц=ОТЦ+НДС

Определение чистой прибыли от внедрения проекта. Абсолютная величина прибыли (ЧП), оставшаяся в распоряжении предприятия, определяется по формуле:

,

где П_г - годовая сумма прибыли (П_г=П_рN), руб.;

N - объем продаж, шт.;

Н_пр - налог на прибыль.

6.3 Расчет стоимостной оценки предпроизводственных затрат

Стоимостная оценка затрат производителя новой техники определяется с учетом состава затрат, необходимых для ее разработки и экспериментального изготовления.

Единовременные затраты в сфере производства включают предпроизводственные затраты (К_ппз) и капитальные вложения в производственные фонды завода-изготовителя (К_пф).

Предпроизводственные затраты определяются по формуле

где S_НИОКР - сметная стоимость НИОКР, руб.;

К_осв - затраты на освоение производства и доработку опытных образцов продукции, изготовление макетов и моделей, руб.

Таблица 6.5 - Расчет затрат на материалы и комплектующие (МиК)

Наименование	Еденица измерения	Количество	Цена, руб.	Сумма, руб.
1	2	3	4	5
Бумага чертежная	лист	20	2000	40 000
Бумага писчая	комплект	0,3	58000	17 400
Карандаш	шт.	10	2200	22 000
Ручка шариковая	шт.	7	2500	17 500
Резинка стиральная	шт.	3	1800	5400
Инструмент чертежный	комплект	7	10000	70 000
Диск CD-R	шт.	7	7000	49 000
Энергозатраты	кВт.ч	2500	1250	3125000
Итого	3346300
Транспортно-заготовительные расходы, 5% от МиК1	167350
Всего: (МиК1+ТЗ)	3513650

Расходы на оплату труда равны сумме затрат на основную, дополнительную заработную плату, зарплату прочих категорий работающих.

К статье «Основная заработная плата» относится заработная плата всех работников, непосредственно занятых выполнением конкретной разработки. Заработная плата определяется на основе трудоемкости работ в чел.-днях и средней заработной платы в день. Расчет затрат на основную заработную плату приведен в таблице 6.

Таблица 6.6 - Расчет основной заработной платы

Исполнитель	Кол-во работников	Кол-во, Чел/дн.	Средняя ЗП в день, руб	Сумма основной ЗП
Научный сотрудник	1	120	165500	19860000
Инженер 1-й категории	4	54	189500	40932000
Лаборант	1	120	126800	15216000
Итог	76008000

К статье «Дополнительная заработная плата» относятся: оплата очередных и дополнительных отпусков, выплата вознаграждений за выслугу лет и др.

Дополнительную заработную плату (ДЗП) можно принять в размере 10% от основной заработной платы.



где ОЗП - основная заработная плата, руб.;

Н_дзп - процент дополнительной зарплаты.

Основная и дополнительная заработная плата прочих категорий работающих определяется как:

З_пк = (ОЗП + ДЗП) К_пр, (6.8)

где К_пр(0,5…1,0) - коэффициент, учитывающий соотношение заработной платы прочих категорий работников и заработной платы разработчиков проекта.

ЗП = ОЗП + ДЗП + Зпк. (6.9)

Отчисление в фонд социальной защиты населения определяется по формуле:

где Нсз - процент отчислений в фонд социальной защиты населения.

Экспериментально-производственные расходы включают расходы на обработку информации на ЭВМ. Они зависят от объема работ в часах (О_бч) и стоимости одного машинного часа работы ЭВМ (С_мч ? 2000 руб.).

К_эвм = О_бч С_мч. (6.11)

Прочие расходы (П_пр) составляют 3 % от заработной платы (в том числе командировочные расходы).

Полная себестоимость разработки определяется следующим образом:

ПС = МиК + ЗП + Осз+ Кэвм + Ппр. (6.13)

Плановая прибыль определяется по формуле

где Ре - составляет 20-30 %.

Отпускная цена определяется по формуле

ОТЦ = ПС + П. (6.15)

Полный перечень затрат и отпускная цена разработки приведены в таблице 6.7.

Таблица 6.7 - Смета затрат и отпускной цены разработки

Статьи затрат	Условное обозначение	Нормативное значение	Сумма, руб.	Методика расчета
1	2	3	4	5
1 Материалы и комплектующие	МиК		3346300	Таблица 6.5
2 Расходы на оплату труда научно-производственного персонала	ЗП		144100000	ЗП = ОЗП + +ДЗП+Зпк
2.1 Основная заработная плата	ОЗП		76008000	Таблица 6.6
2.2 Дополнительная заработная плата	ДЗП	Ндз = 10%	7600800
2.3 Заработная плата прочих категорий рабочих	Зпк	75%	41804400
3 Отчисления в фонд социальной защиты населения	СЗ	34%	48994000
4 Экспериментально-производственные расходы	Кэвм	Обч = 8; Смч = 2000 руб.	16 000	КЭВМ = ОБЧ СМЧ
5 Прочие расходы	Ппр	3%	4323000
6 Полная себестоимость	ПС		326192500	ПС=?1+2+…+5
7 Плановая прибыль	Пр	25%	81548150

Величина предпроизводственных затрат (ППЗ) при затратах на доработку опытных образцов (ОЗ) - 5% от отпускной цены.

ППЗ=ОТЦ + ЗО = 407740650 + 2038750 = 409779400.

6.4 Расчет экономического эффекта

Расчет экономического эффекта от разрабатываемого изделия целесообразно представить в виде таблицы 6.8.

Таблица 6.8 - Расчет экономического эффекта

Показатель	Единица измерения	Расчетный период
		2013	2014	2015	2016
Результат:
1	2	3	4	5	6
1 Прогнозируемый объем производства (N)	шт	50000	50000	50000	50000
2 Прогнозируемая цена	млн. руб	1,6008	1,6008	1,6008	1,6008
3 Себестоимость единицы продукции	млн. руб	1,11165	1,11165	1,11165	1,11165
4 Чистая прибыль от внедрения	млн. руб	8931,85	8931,85	8931,85	8931,85
5 Чистая прибыль с учетом факторов	млн. руб	8931,85	8931,85	5805,7	4644,56
времени
Затраты
6 Предпроизводственные затраты ППЗ	млн. руб	409,74	--	--	--
7 Затраты на рекламу	млн. руб	2400	2400	2400	2400
8 Всего затрат	млн. руб	2809,74	2400	2400	206,5
9 Затраты с учетом фактора времени	млн. руб	2809,74	1920	1560	1248
Экономический эффект
10 Превышение результата над затратами ЧДД	млн. руб	6842,11	5225,48	4245,7	3396,56
11 ЧДД с нарастающим итогом	млн. руб	6842,11	12067,59	16313,29	19709,85
12 Коэффициент дисконтирования	руб	1	0,8	0,65	0,52

Вывод по экономическому разделу

Оценка эффективности инвестиций в проект по производству универсального блока управления тиристорами проведена посредством сопоставления прогнозируемого размера чистой прибыли по годам реализации проекта с инвестированным в проект капиталом. Базой для расчета основных показателей эффективности проекта послужили данные, рассчитанные в таблице 6.8.

Для изготовления универсального блока управления тиристорами используются недорогие и качественные материалы вкупе с покупными изделиями и комплектующими, что позволяет снизить затраты. Для окупаемости производства устройства была выбрана производственная программа 50000 шт./год с наименьшими затратами живого труда на ее осуществление. Проведенный анализ и расчеты позволяют сделать вывод о том, что проект будет полностью окупаемым и приносить прибыль в пределах срока его реализации и, следовательно, является экономически эффективным, чему так же способствует низкий уровень предпроизводственных затрат.



7. Охрана труда

7.1 Защита от ультразвукого излучения при производстве и эксплуатации универсального блока управления тиристорами

7.1.1 Характеристика генерируемого ультразвука

Ультразвук - колебание свыше 20 кГц, распространяющееся в жидкостях, воздухе, твердых телах. Распространение ультразвука: подчиняется основным законам, общим для акустических волн любого диапазона частот. Вместе с тем высокая частота ультразвуковых колебаний и малая длина волн обусловливают ряд специфических свойств, присущих только ультразвку.

К техногенным источникам. относятся все виды ультразвукового технологического оборудования, ультразвуковые приборы и аппаратура промышленного, медицинского, бытового назначения, которые генерируют ультразвуковые колебания в диапазоне частот от 18 кГц до 100 МГц и выше. К источникам ультразвука относится также оборудование, при эксплуатации которого ультразвуковые колебания возникают как сопутствующий фактор.

Низкочастотные (до 100 кГц) ультразвуковые колебания, распространяющиеся контактным и воздушным путем, применяют для активного воздействия на вещества и технологические процессы: очистка, обезжиривание, сварка, пайка, механическая и термическая обработка материалов (сверхтвердых сплавов, алмазов, керамики ) аэрозолей.

Высокочастотные (100 кГц…100 МГц и выше) ультразвуковые колебания, распространяющиеся исключительно контактным путем, применимы для неразрушающего контроля и измерений.

Анализ распространенности и перспектив применения ультразвуковых источников в различных отраслях хозяйства показал, что 60…70% всех работающих в условиях неблагоприятного воздействия ультразвука. составляют: дефектоскописты; операторы очистных, сварочных, ограночных агрегатов. Установлено, что работающие с технологическими и медицинскими ультразвуковыми источниками подвергаются воздействию ультразвукого излучения. с частотой колебаний 18,0 кГц…20,0 МГц и интенсивностью 50…160 дБ.

Ультразвуковые волны способны вызывать разнонаправленные биологические эффекты, характер которых определяется интенсивностью ультразвуковых колебаний, частотой, временными параметрами колебаний (постоянный, импульсный), длительностью воздействия, чувствительностью тканей.

При систематическом воздействии интенсивного низкочастотного ультразвука, если его уровень превышает предельно допустимый, у работающих могут наблюдаться функциональные изменения центральной и периферической нервной системы, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов, гуморальные нарушения. Наиболее характерно наличие вегетососудистой дистонии и астенического синдрома. Работники, длительное время обслуживающие низкочастотное ультразвуковое оборудование, жалуются на головную боль, головокружение, общую слабость, быструю утомляемость, расстройство сна, сонливость днем, раздражительность, ухудшение памяти, повышенную чувствительность к звукам, боязнь яркого света. Реже возникают жалобы на похолодание конечностей, приступы бледности или покраснения лица; нередки жалобы на диспепсию.

Общецеребральные нарушения часто сочетаются с явлениями умеренного вегетативного полиневрита рук. Это обусловлено тем, что наряду с общим воздействием на организм работающих через воздух низкочастотный ультразвук оказывает локальное действие при соприкосновении с обрабатываемыми деталями и средами, в которых возбуждены колебания, или с ручными источниками. Напряжение, во время загрузки и выгрузки деталей из ультразвуковых ванн при удержании деталей и выполнении других технологических операций интенсивность воздействующего на руки ультразвук может достигать 6…10 Вт/см² и более.

Операторы низкочастотных ультразвуковых установок могут подвергаться воздействию и факторов производственной среды (органических растворителей, свинца), загрязняющих воздух рабочих помещений, одежду и руки работающих. Систематический (даже кратковременный) контакт с жидкими и твердыми средами, в которых возбуждены ультразвуковые колебания, заметно усиливает действие воздушного ультразвука. По сравнению с высокочастотным шумом, ультразвук слабее влияет на слуховую функцию, но вызывает более выраженные отклонения от нормы со стороны вестибулярной функции.

По данным ряда исследователей в зависимости от интенсивности контактного ультразвука различают 3 типа его действия:

1) Ультразвук низкой интенсивности (до 1,5 Вт/см²) способствует ускорению обменных процессов в организме, легкому нагреву тканей. Низкая интенсивность не дает морфологических изменений внутри клеток, так как переменное звуковое давление вызывает только некоторое ускорение биофизических процессов, поэтому малые экспозиции ульртазвука рассматриваются как физиологический катализатор;

2) Ультразвук средней интенсивности (1,5…3,05 Вт/см²) за счет увеличения переменного звукового давления вызывает обратимые реакции угнетения, в частности, нервной ткани; скорость восстановления функций зависит от интенсивности и времени облучения ультразвуком.

3) Ультразвук высокой интенсивности (3,0…10,05 Вт/см²) вызывает необратимое угнетение, переходящее в процесс полного разрушения тканей.

Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что ультразвуковые колебания, генерируемые в импульсном режиме, оказывают несколько иное биологическое действие, чем постоянные колебания. Своеобразие физиологического действия импульсного ультразвука заключается в меньшей выраженности, но большей мягкости и длительности проявления эффектов. Мягкость действия импульсного контактного ультразвука связана с преобладанием физико-химических эффектов действия над тепловым и механическим. Воздействие ультразвука на биологические структуры обусловлено целым рядом факторов. Эффекты, вызываемые ультразвуком условно подразделяют на:

а) механические, вызываемые знакопеременным смещением среды, радиационным давлением;

б) физико-химические, связанные с ускорением процессов диффузии через биологические мембраны, изменением скорости биологических реакций;

в) термические, являющиеся следствием выделения тепла при поглощении тканями ультразвуковой энергии и сопровождающиеся повышением температуры на границах тканевых структур, нагревом на газовых пузырьках;

г) эффекты, связанные с возникновением в тканях ультразвуковой кавитации (образование с последующим захлопыванием парогазовых пузырьков в среде под действием ультразвука) .

Данные о действии высокочастотного ультразвука на организм человека свидетельствуют о полиморфных изменениях почти во всех тканях, органах и системах. Происходящие под воздействием ультразвука (воздушного и контактного) изменения подчиняются общей закономерности: малые интенсивности стимулируют, активируют; средние и большие - угнетают, тормозят и могут полностью подавлять функции.

Высокочастотный контактный ультразвук вследствие малой длины волны практически не распространяется в воздухе и оказывает воздействие на работающих только при контакте источника ультразвука с поверхностью тела. Изменения, вызванные действием контактного ультразвука более выражены в зоне контакта. Чаще это пальцы рук, кисти, хотя не исключается возможность дистальных проявлений за счет рефлекторных и нейрогуморальных связей. Длительная работа с ультразвуком при контактной передаче на руки вызывает поражение периферического нейрососудистого аппарата, причем степень выраженности изменений зависит от интенсивности ультразвука, времени воздействия и площади контакта, т. е. ультразвуковой экспозиции, и может усиливаться при наличии сопутствующих факторов производственной среды, усугубляющих это действие (воздух, локальное и общее охлаждение; контактные смазки - различные виды масел; статическое напряжение мышц ).

Среди работающих с источниками контактного ультразвука. отмечен высокий процент жалоб на парестезии, повышенную чувствительность рук к холоду, слабость и боль в руках в ночное время, снижение тактильной чувствительности, потливость ладоней. Иногда - жалобы на головные боли, головокружение, шум в ушах и голове, общую слабость, сердцебиение, боли в области сердца.

Контактный ультразвук вызывает сенсорные, вегетососудистые нарушения и изменения опорно-двигательного аппарата верхних конечностей. Выявляются остеопороз, остеосклероз фаланг кистей и др. дегенеративно-дистрофические изменения. Результаты клинико-физиологических исследований позволяют сделать вывод о возможности развития генерализованных рефлекторно-сосудистых изменений при воздействии контактного ультразвука Ультразвуковая патология желудочно-кишечного тракта, почек, сердечно-сосудистой системы пока не очень хорошо изучена.

7.1.2 Разработка рекомендаций и технических средств для защиты от ультразвука

Гигиеническое нормирование воздушного и контактного ультразвука направленно на оптимизацию и оздоровление условий труда работников. Материалы, полученные в результате проведенных комплексных исследований, послужили основанием для разработки новой системы гигиенической регламентации ультразвука, что нашло отражение в санитарных нормах и правилах, которые устанавливают:

- гигиеническую классификацию ультразвука, воздействующего на человека-оператора;

- нормируемые параметры и предельно допустимые уровни ультразвука для работающих и населения;

- требования к контролю воздушного и контактного ультразвука меры профилактики.

Установлены нормы воздушного ультразвука на рабочих местах и контактного ультразвука в зонах контакта рук или др. частей тела работников (таблица 7.1)

При совместном воздействии контактного и воздушного ультразвук следует применять понижающую поправку (5 дБ) к нормам контактного ультразвука, обладающего более высокой биологической активностью. Уровни воздушного и контактного ультразвука от источников бытового назначения (стиральные машины; устройства для отпугивания насекомых, грызунов, собак; охранная сигнализация и т.д.) - как правило, работают на частотах ниже 100 кГц - не должны превышать 75 дБ на рабочей частоте.

Таблица 7.1 - Нормы ультразвука

Параметры ультразвука	Виды ультразвука
	Воздушный ультразвук	Контактный ультразвук
Среднегеометрические частоты, кГц	12,5; 16,0; 20,0; 250; 310-1 000	8,0-63,0; 125,0-500,0; 1,0·103-31,5·103
Уровни звукого давления, дБ	80; 90; 100; 105; 110	100; 105; 110

7.1.3 Трудоохранные требования к персоналу в условиях ультразвукого воздействия

Изменение уровней контактного ультразвука должно осуществляться на заводах - изготовителях ультразвукового оборудования и приборов (с обязательным внесением результатов измерений в технический паспорт изделия). Контроль производится в нормируемом частотном диапазоне с верхней граничной частотой не ниже рабочей частоты - для производственного оборудования, в котором генерируются ультразвуковые колебания; в нормируемом частотном диапазоне с верхней граничной частотой не ниже 18 кГц - для оборудования, при эксплуатации которого ультразвук возникает как сопутствующий фактор.

В условиях современного производства решение проблемы защиты человека-оператора от ультразвукового излучения начинается на этапе определения его профпригодности, что особенно актуально в связи с внедрением контрактных систем ведения работ и страховой медицины.

7.1.4 Применение ультразвука при очистке очистке устройства

В ультразвуковом поле происходит механическое разрушение пленок загрязнений и одновременно ускоряется процесс взаимодействия очищающей жидкости с загрязнениями под воздействием акустических течений. Ультразвуковая очистка применяется для удаления твердых растовримых и нерастворимых, жидких загрязнений. Однако следует помнить, что ультразвук может являтся дестабилизирующим фактором. При неправильно выбранном режиме ультразвуковой очистки может произойти разрушение пайки, расслоение проводников, разрушение покрытий и маркировки и нарушение герметичности элементов

При производстве универсального блока управления тиристорами следует учитывать ультразвуковое излучение и его воздествие как на работников, так и на производимое устройство. Так же следует принимать меры по уменьшению последствий воздействия этого фактора и производить контроль над ним. При применении ультразвуковой очистки универсального блока управления тиристорами необходимо выбрать оптимальный состав моющей жидкости, не оказывающей вредного воздествия на устройство, и оптимальный ультразвуковой режим работы, при котором не только не ухудшаются параметры и надежность устройтсва, но и обеспечивается высокое качество очистки.



Заключение

Исходя из функциональных потребностей был произведен выбор элементной базы и конструктивных материалов.

В конструкторском разделе произведен выбор современных конструктивных материалов для изготовления печатной платы универсального блока управления тиристорами. В компоновочном расчете были рассчитаны габаритные размеры печатной платы подходящей для изготовления устройства, принимающие значение 160Ч75 мм. Расчет теплового режима показал, что температура устройства удовлетворяет поставленным задачам, универсальный блок управления тиристорами не должен перегреваться в процессе эксплуатации и для этого не требуется его дополнительное охлаждение. Для оценки стабильности устройства в процессе эксплуатации был произведен ориентировочный расчет надежности , его результатом является вероятность безотказной работы за заданное время работы, составляющая около 0,909.

Разработана технологическая схема сборки с базовой деталью. Выполнен расчет технологичности конструкции, показавший, что уровень технологичности конструкции универсального блока управления тиристорами превышает базовый. Были разработаны варианты технологического процесса сборки и монтажа и выбран оптимальный технологический процесс, соответствующий наименьшим затратам живого труда и обеспечивающий выполнение производственной программы выпуска. На основе выбранных конструктивных материалов для печатной платы универсального блока управления тиристорами, был выбран электрохимический (полуаддитивный) метод изготовления печатной платы, так выбран нефольгированный стеклотекстолит.

Приведена технико-экономическая характеристика разрабатываемого устройства. Проведенные расчеты показали, что себестоимость единицы продукции составляет около 1100000 рублей, а цена продажи универсального блока управления тиристорами - 1600000 рублей. Для окупаемости затрат на разработку и производство устройства задействована производственная программа - 50000 шт./год.

Решены вопросы охраны труда при производстве универсального блока управления тиристорами.



Литература

1 Фещенко, Т. И. Оформление курсовых и дипломных проектов. Методические указания / Т.И. Фещенко, Ю.С. Сычева, О.Н. Образцова, Н.И. Василевская. -Мн. : МГВРК, 2006.

2 Вашко, И. М. Охрана труда. Электронный курс лекций / И.М Вашко. -Мн. : Академия управления при Президенте Республики Беларусь, 2008.

3 Седякина Т. С. Технико-экономическое обоснование дипломных проектов. Учебно-методическое пособие. / Т. С. Седякина, Г.Н. Сицко. -Мн. : МГВРК, 2011.

4 Лисовский Д.Н. Лабораторный практикум. Рекомендации по работе в программе P-CAD 2002 / Д.Н. Лисовский. -Мн. : 2011.

5 Василевская, Н. И. Конструирование радиоэлектронных устройств: учеб.-метод. пособие для студентов специальности 1-08 01 01-02 «Профессиональное обучение. (Радиоэлектроника)» и учащихся специальности 2-39 02 02 «Проектирование и производство радиоэлектронных средств» / Н.И. Василевская, И.М. Снежкова, О.Н. Образцова. - Мн. : МГВРК, 2004.

6 Пирогова Е. В. Проектирование и технология печатных плат: Учебник. / Пирогова Е.В. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005.

7 Достанко А. П. Технология радиоэлектронных устройств и автоматизация произродства. / Достанко А.П., Ланин В.Л., Хмыль А.А., Ануфриев Л.П. - Мн. : Высш. шк., 2002. 8 Фещенко Т. И. Технология и автоматизация производства аппаратуры: лаб. практикум для учащихся специальности 2-39 02 02 «Проектирование и производство радиоэлектронных средств». / Фещенко Т.И - Мн. : МГВРК, 2010.

8 ГОСТ 21931-76 Припои оловянно-свинцовые в изделиях. Технические условия.

9 ГОСТ 12997-84 Изделия ГСП. Общие технические условия.

10 ГОСТ 11478-88 Аппаратура радиоэлектронная бытовая.

11 ГОСТ 10317-79 Платы печатные. Основные размеры.

12 ГОСТ 12652-74 Стеклотекстолит электротехнический листовой. Технические условия.

13 Бреславец, А. В. Ультразвуковая очистка радиоаппаратуры / Бреславец, А. В - М.: Советское радио, 1974.

14 ГОСТ 29137-91 Формовка выводов и установка изделий электронной техники на печатные платы. Общие требования и нормы конструирования

15 СТБ 1022-96 Изделия машиностроения. Сборочные единицы. Общие технические условия.

16 ГОСТ 23751-86 Платы печатные. Основные параметры конструкции.

17 ОСТ 4 Г0.070.014 Детали радиоэлектронной аппаратуры.

18 ГОСТ 23592-96 Монтаж электрический радиоэлектронной аппаратуры и приборов. Общие требования к объемному монтажу.

19 СТБ 992-95 Шрифты для надписей, наносимых на изделия машиностроения. Начертания и размеры

Размещено на Allbest.ru