97246

Проект таймера для контроля времени при использование электроодеяла, электрогрелки и ночника

Дипломная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Назначение и принцип действия таймера. Расчётно-конструкторская часть. Технико-экономическое обоснование выбора элементной базы. Расчёт печатной платы. Расчёт надёжности. Описание конструкции. Анализ и расчет технологичности конструкции. Выбор и обоснование сборочно-монтажных работ. Выбор технологического оборудования.

Русский

2015-10-15

650.16 KB

1 чел.

Содержание

Введение                                                                                                                     6

Общая часть                                                                                                                     7

1.1 Анализ технического задания                                                                                  7

  1.2 Назначение и принцип действия таймера                                                            8

2. Расчётно-конструкторская часть                                                                              10

  2.1 Технико-экономическое обоснование выбора элементной базы                     10

  2.2 Расчёт печатной платы                                                                                         30

  2.3 Расчёт надёжности                                                                                                38

  2.4 Описание конструкции                                                                                        46

3. Технологическая часть                                                                                              47

  3.1 Анализ и расчет технологичности конструкции                                               47

  3.2 Выбор и обоснование сборочно-монтажных работ                                          54

  3.3 Выбор технологического оборудования                                                            55

  3.4 Нормирование сборочно-монтажных работ                                                      61

4. Расчетно-экономическая часть                                                                                 65

  4.1План производства продукции                                                                             65

  4.2 Организационный раздел                                                                                     66

  4.3 Финансовый раздел                                                                                              70

  4.4  Расчет и построения графика достижения безубыточности                           82

5. Охрана труда                                                                                                              85

5.1 Негативное воздействие вредных веществ на человека и среду обитания        85

Заключение   

Список литературы

Приложения

Приложение А – Схема электрическая принципиальная (формат А1);

Приложение Б – Перечень элементов к схеме (формат А4);

Приложение В – Плата печатная (формат А1);

Приложение Г – Сборочный чертеж (формат А1);

Приложение Д – Спецификация (формат А4).


Введение

Электронные часы (таймер) – предназначены для установки интервалов времени, сигнализации и окончания отсчета, работы устройства, управления технологическими процессами и могут применяться в различных отраслях промышленности и медицины.

Таймер (англ. Time: время) прибор производственно-технического, бытового и медицинского назначения, в заданный момент времени выдающий определенный сигнал, либо включающий – выключающий какое либо оборудование через свое устройство коммутации  электроцепи. Большей частью под таймером подразумевают устройства, отмеряющие заданный интервал времени с момента запуска с секундомером обратного отсчета.

Для медицинского работника таймер является удобным средством, в частности, для медицинского работника от постоянного контроля за временем процедуры до работы. Так же удобен для пациентов с ограниченными возможностями, например, страдающим плохим зрением людям, самостоятельно невозможно узнать об окончании процедуры, если используются песочные часы, которые зачастую применяются во многих медицинских учреждениях. Можно задать определенное время на таймере, который оповестит об окончании процедуры звуковым сигналом.

Также таймер предназначен для управления исполнительными устройствами по заданной программе однократно или циклически. Используется в системах контроля, регулирования и управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности, где требуется автоматизировать процессы управления оборудованием, связанными с временными параметрами.

        1.Общая часть

1.1.Анализ технического задания

Проектируемы таймер предназначен для контроля времени при использование электроодеяла, электрогрелки и ночника.

Проектируемый прибор будет иметь следующие технические параметры:

Напряжение питания, В        220

Потребляемый ток, А         0.5

Условия эксплуатации:

-диапазон рабочий температур, ◦С         от -30 до +50

-оптимальная влажность воздуха, %.                       80

-относительное давление, мм. рт. ст.      780

Проектируемое устройство должно быть безопасным в эксплуатации, лёгким. Габариты должны быть минимальными. Для этого в качестве элементной базы будем использовать малогабаритные, надежные, современные электрорадиоэлементы. При выборе электрорадиоэлементов, обращаем внимание на экономические соображения, чтобы уменьшить стоимость изделия. Корпус устройства должен быть не бьющимся, удобным в креплении, легким и отвечать эргономическим требованиям


1.2 Принцип работы устройства

 Собран таймер на основе микросхемы CD4060, содержащей14-разрядный двоичный счетчик и два инвертора, предназначенных для построения тактового генератора. Для формирования выдержки времени 1 или 2 ч использованы выходы счетчика с коэффициентами деления соответственно 4096 и 8192, а частота тактового генератора. определяемая сопротивлением резистора R4 и емкостью конденсатора C1, выбранной равной примерно 1,14 Гц. Термоодеяло, подключаемое к розетке XS1. питается пульсирующим напряжением, выпрямленным диодным  мостом VD1. Напряжение питания устройства поддерживается неизменным с помощью параметрического стабилизатора, образованного резисторами R1, R2. стабилитроном VD2 и светодиодом HL1 служащим индикатором включения устройства в сеть Конденсатор СЗ сглаживает пульсации напряжения питания. При включении питания( замыкания контактов кнопки SB1), счетчик благодаря цепи С2 RЗ устанавливается нулевое состояние, при котором на всех его выводах присутствует низкий логический уровень. При этом открывается транзистор VT1, и напряжением на затворе полевого транзистора VT2 повышаются практически до напряжения питания (около 12 В). В результате он отрывается, сопротивление его канала уменьшается до единиц Ом и нагрузка подключается к выпрямительному мосту VD1, о чем свидетельствует свечение лампы HL2. Одновременно закрывается диод VD4 и начинает работу. Тактовый генератор через 1 ч на выводе 4096 (вывод 2) микросхемы  DD1 появляется высокий уровень, транзистор VT1, а вслед за ним и VT2 закрывается и нагрузка отключается от моста VD1. При этом открываться диод VD4 и тактовый генератор прекращает работу. Высокий уровень на выводе 2 микросхемы сохраняется до отключения устройства от сети. Выдержку времени до отключения нагрузки (1 или 2 ч) выбирают переключателем SA1. При желании, используя другие выходы счетчика микросхемы и переключатель на соответствующее число положений, можно ввести меньшие выдержки времени таймера. Изменив  частоту тактового генератора подстрочным резистором R4, можно установить иные значения выдержек времени.


2 Расчетно-конструкторская часть

2.1Технико-экономическое обоснование выбора элементной базы

Правильный выбор элементов является весьма ответственным этапом, так как во многом определяет важнейшие показатели проектируемого изделия, его надежность и стоимость, а также обеспечивает работоспособность аппаратуры в соответствии с техническим заданием.

Исходными данными для выбора того или иного элемента являются: назначение элемента (назначение цепи, в которую он включен);режим цепи, в которую включен элемент (рабочая частота, параметры импульсов, ток, напряжение);электрический номинал элемента и основные его параметры (величина сопротивления, номинальная рассеиваемая мощность, величина ёмкости и так далее);условия эксплуатации проектируемого прибора (температура окружающей среды, атмосферное давление, влажность окружающего воздуха, параметры механических воздействий – все эти данные указаны в технических заданиях).

При обосновании выбора того или иного элемента руководствуемся следующими критериями: электрические параметры выбираемого элемента должны соответствовать режиму цепи и номиналу, указанному на схеме;ТУ на выбираемый элемент должен соответствовать условиям эксплуатации проектируемого изделия, указанным в техническом задании на разработку; конструкция выбираемого элемента должна обеспечивать удобство его установки (монтажа); коммутационные изделия, устанавливаемые на передней панели прибора должны удовлетворять требования технической эстетики; при прочих равных условиях предпочтение следует отдавать более миниатюрным элементам; надежность выбираемого элемента должна быть максимальной; стоимость (цена) выбираемого элемента должна быть минимальной.

Следует подчеркнуть, что последние два критерия являются противоречивыми. Как правило, наиболее надежным элементом является наиболее дорогой. Поэтому при выборе элементов необходимо ориентироваться либо на обеспечение заданной надёжности, либо на обеспечение так называемой оптимальной надежности.

Выбор резисторов

Резисторы - носители электрического сопротивления, предназначены для создания в электрической цепи требуемой величины сопротивления, обеспечивают перераспределение и регулирование электрической энергии между элементами схемы.

При проектировании устройств БМС необходимо правильно выбрать тип, типономинал и типоразмер резисторов. В классификационном пространстве резисторы различают по функциональному назначению, электрическим параметрам, конструктивному исполнению и условиям эксплуатации.

Резисторы делятся на три большие группы:

-проволочные;

-непроволочные;

-металлофольговые;

Из прочих  резисторов выбираем  метало-электрические, так как они обладают  большей  стабильностью  при  циклическом воздействии температуры,  механических нагрузках по сравнению  с  углеродистыми, меньшая зависимость значения  сопротивления от приложенного напряжения, меньше ЭДС  шумов по  сравнению  с   композиционными. В проектируемом устройстве можно  поставить резисторы типа С2-14, С2-22, С2-23, С2-29.

Выбираем С2-23, они имеют следующие достоинства: малые габариты, теплостойкость, хорошую сохраняемость, большую наработку на отказ. Уровень шумов у них  не критичен и равен уровню шумов у других резисторов. Они удобны для установки на печатную плату.

Габаритные размеры этих резисторов представлены на рисунке 1 и в таблице 1:

Рисунок 1

Таблица 1

Вид резистора

Размеры, мм

Масса, г, не более

Lmax

Dmax

d

L

С2-23-0,125

6,0-0,6

2,2-0,3

0,5±0,06

20±3

0,15

С2-23-2

15-15,5

5-0,3

0,6±0,06

20±3

0,30

С2-23-0,5

10,8-1,1

4,2-0,6

0,6±0,06

25±3

1,0

В схеме нам потребуются резисторы: R1, R2- 43кОм, R3 – 130 кОм, R5-390, R6 – 10, R7-39 кОм, R8- 5.6 кОм, R9- 5кОм, R-300кОм.

Выбираем PV32H103, 10 кОм (СП3-19А), резистор подстрочныйметаллокерамические однооборотные резистор. Серия является аналогом отечественных резисторов СП3-19, а также резисторов серии 3329 производства Bourns. Высокая стабильность, надёжность.

Рисунок 2

В таблице 2 показаны характеристики резистора PV32H103 (C3)

Таблица 2

Модель

pv32h(3321h)

Тип проводника

мет. кер.

Номин. сопротивление

10

Точность,%

5

Номин. Мощность ,Вт

0.5

Макс. рабочее напряжение ,В

300

Рабочая температура, С

-10…70

Количество оборотов

1

Выбор конденсаторов

Конденсаторы являются элементами электрической цепи, предназначенными для использования их емкости.

Конденсаторы различают по функциональному назначению, электрическим параметрам, условиям эксплуатации, конструктивному исполнению.

Исходные данные для выбора конденсатора с постоянной емкостью: номинальная величина емкости , указанная в  схеме  и допуск на величину емкости; назначение цепи, в которой стоит конденсатор; режим работы цепи (постоянный, переменный, импульсный), соответствующая сила, частота и параметры импульсов; условия эксплуатации проектируемого устройства; конструктивное строение конденсатора.

Существуют следующие виды конденсаторов:

КД - керамические дисковые;

КМ - керамические монолитные;

КЛС - керамические литые секционные;

КЭГ - керамические электролитические герметизированные;

МБМ - металлобумажные малогабаритные;

Конденсаторы классифицируются по роду диэлектрика: конденсаторы постоянной емкости  газообразным диэлектриком (воздушные, газонаполненные, вакуумные); с жидким диэлектриком (твердым  неорганическим диэлектриком);стеклокерамические; стеклопленочные;  слюдяные конденсаторы; керамические НЧ, ВЧ; бумажные; металлобумажные; пленочные; комбинированные; электролитические; алюминиевые,  танталовые, ниобиевые, титановые.

Также существуют конденсаторы переменной емкости:

с механическим управлением величиной емкости;

с газообразным диэлектриком;

с жидким диэлектриком;

с твердым диэлектриком;

с электрически управляемой величиной емкости.

Предпочтение отдаем К10-17 (C1-C2) полиэтилентерефталатные защищённые конденсаторы. Предназначены для работы встроенных элементов внутри комплектных изделий в цепях постоянного, переменного тока и в импульсном режиме.

Внешний вид конденсаторов представлен на рисунке 3

Рисунок 3

Предпочтение отдаем K50-35,алюминиевые электролитический конденсатор обладает большой емкостью, в пересчете на единицу, низкой ценой и все доступностью.

Рисунок 4

В таблице 3 показаны характеристики K50-35

Таблица 3

Диапазон рабочих температур, °C

- 40 ... +85

Номинальное напряжение, В

6,3 - 450

Номинальная емкость, мкФ

0,1 - 15000

Допустимые отклонения емкости от номинала, %

± 20

Ток утечки, мкА (после 2-х минут работы при 25°C)

 при V в диапазоне 6,3 - 100В

0,01 CV или 3 (что больше)

 при V в диапазоне 160 - 450В

0,06 CV

где C и V - номинальные емкость и напряжение, соответственно

Выбор транзисторов

Транзисторы – это активные нелинейные полупроводниковые приборы с одним или несколькими р-n-переходам, предназначенные для усиления мощности электрических сигналов.

Достоинства:

-малое электропотребление;

-небольшие габаритные размеры и масса;

-технологичность их изготовления.

Недостатки:

-температурная и радиационная зависимость их параметров;

-собственные шумы.

Исходные данные для выбора транзисторов являются: назначение цепи, где будет установлен транзистор; допускаемая мощность; граничная частота; коэффициент усиления; прямой и обратный ток; коэффициент обратной связи; режим работы цепи.

Выбираем: КТ3107А (VT1)  - кремниевые, маломощные высокочастотные, структуры - p-n-p.

В таблице 4 показаны характеристики транзистора

Таблица 4

Прибор

Предельные параметры

Параметры при T = 25°C

RТ п-с, °C/Вт

 

 

при T = 25°C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IК max, мА

IК и. maxмА

UКЭ0 max, В

UКБ0 max, В

UЭБ0 max, В

PК max, мВт

T, °C

Tп max, °C

Tmax, °C

h21Э

UКБ, В

IЭ, мА

UКЭ нас, В

IКБ0, мкА

fгр, МГц

Кш, дБ

CК, пФ

CЭ, пФ

tрас, мкс

КТ3107 А

100

200

45

50

5

300

25

150

125

70...140

5

2

0,5

0,1

200

10

7

 

 

420

Корпус пластиковый - желтого, красного, темно - зеленого, оранжевого цветов. Масса - около 0,18г. Маркировка буквенно-цифровая, либо буквенная. Буква, обозначающая подкласс транзистора. располагается посередине корпуса напротив вывода коллектора. Вывод эмиттера - слева,

Рисунок 5

Рисунок 6

И выбираем импортный транзистор 2SK2101(VT2)

В таблице 4.2 показаны характеристики транзистор 2SK2101(VT2)

Таблица 4.2

1

2

Структура

n-канал

Максимальное напряжение сток-исток Uси,В

800

Максимальная рассеиваемая мощность Pси макс..Вт

±30

Продолжение таблицы 4.2

1

2

Сопротивление канала в открытом состоянии Rси вкл.,мОм

2100

Максимальная рассеиваемая мощность Pси макс..Вт

50

Корпус

to220f

Выбор диодного моста

Диодный мост – это одно из схематических решений, на основе которого выполняется функция выпрямления переменного тока. Как известно для работы большинства приборов  требуется не переменный ток, а постоянный. Поэтому возникает необходимость в выпрямлении переменного тока.

В проектируемой схеме выбираем мост DV 105, так как он применяется для выпрямления токов промышленной частоты 50/60 Гц. Имеет малые габариты и удобен для установки на печатную плату

На рисунке 8 показана схема диодного моста

Рисунок 8

В таблице 5 показаны характеристики диодного моста DV 105

Таблица 5

Максимальное постоянное обратное напряжение, В

600

Максимальное импульсное обратное напряжение, В

720

Максимальный прямой(выпрямленный за полупериод) ток, А

1

Ток включения, мА

5

Максимальный допустимый прямой импульсный ток, А

50

Нарпяжение на выводах фотосемистора, не более

600

Максимальный обратный ток, мк. А

10

Максимальное прямое напряжение, В

1.1

Способ монтажа

в отверст.

Диапазон допустимых температур, °С .

от - 40 до +85

Корпус

db-1

Выбор диодов

Диоды представляют собой компоненты с нелинейной не симметричной ВАХ, выполненные на основе р-n-перехода образованного материалами с различными типами проводимости.

Необходимые данные для выбора диодов:

прямое и обратное напряжение;

постоянный прямой ток;

рассеваемая мощность;

габаритный вес.

Классификация полупроводниковых диодов:

По технологии изготовления перехода:

точечные;

плоскостные.

По диапазону рабочих частот:

низкочастотные;

высокочастотные от 20 кГц до 30 МГц;

сверхвысокочастотные 100 МГц.

По максимально допустимой мощности, то есть безопасности теплового пробоя:

маломощные;

среднемощные (6 Вт);

мощные (больше 6 Вт).

По назначению: диоды общего назначения; низкочастотные; детекторные, высокочастотные и импульсные; диоды специального назначения (стабилитроны, варикапы, светодиоды, фотодиоды);диоды с отрицательным дифференциальным сопротивлением (туннельные, обращенные, лавинопролетные, диоды Рида, диоды Гана).

В устройстве целесообразно использовать диоды КД522А (VD3,VD4), так как они имеют меньшую длительность переходных процессов при включении и выключении, и предназначены для применения в импульсных устройствах. И удобны для установки на печатную плату, малогабаритны,  недорогие, одни из самых распространённых.

В таблице 6 показаны характеристики диода КД522А (VD3-VD4)

Таблице 6

Материал

кремний

Максимальное постоянное обратное напряжение, В

75

Максимальное импульсное обратное напряжение, В

120

Максимальный прямой(выпрямленный за полупериод) ток, А

0.2

Максимально допустимый прямой импульсный ток, А

0.45

Максимальный обратный ток, мкА 25гр

5

Максимальное прямое напряжение, В

1

Максимальное время обратного восстановления, мкс

0.004

Общая емкость Сд, пФ

4

Рабочая температура, С

-65…150

Способ монтажа

в отверст.

Рисунок 8

Полупроводниковый стабилитрон  D814D(VD2)— это диод, предназначенный для работы в режиме пробоя на обратной ветви вольт-амперной характеристики. В диоде, к которому приложено обратное, или запирающие напряжение.

В таблице 7 показаны характеристики стабилитрона D814D(VD2)

Таблица 7

Мощность рассеяния, Вт

0.34

Минимальное напряжение стабилизации, В

11.5

Номинальное напряжение стабилизации, В

12

Максимальное напряжение стабилизации, В

14

Статическое сопротивление Rст.,Ом

18

при токе I ст, мА

5

Температурный коэффициент напряжения стабилизации аUст.,%/С

0.095

Временная нестабильность напряжения стабилизации dUст., В

1

Минимальный ток стабилизации Iст.мин., мА

3

Максимальный ток стабилизации Iст. макс., мА

24

Рабочая температура, С

-60…125

Способ монтажа

в отверстие

Корпус

kd-8

Выбор светодиодов

Светодиод или светоизлучающий диод — полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение (кванты света) при пропускании через него электрического тока в прямом направлении. Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра. Его спектральные характеристики зависят во многом от химического состава использованных в нём полупроводников. Иными словами, кристалл светодиода излучает конкретный цвет (красный, оранжевый, зеленый, желтый, а также с переменным цветом свечения. Последние имеют два электронно-дырочных перехода.)в отличие от лампы, излучающей более широкий спектр и где конкретный цвет отсеивается внешним светофильтром. Общий свет свечения зависит от соотношения токов, протекающих через эти переходы. Светодиоды чаще всего используют как индикаторные устройства.

Выбираем диод АЛ307А (HL1), так как он имеет низкое напряжение питания, малые токи, миниатюрность и долговечность.

Основные параметры диода АЛ307А приведены в таблице 8:

Таблица 8

Тип
прибора

Цвет
свечения

Значения параметров при Т=25°С

Iпр.мах.
mA

Uобр
(U
обр.и)
B

Тк.мах
п.)
°С

Iv. мккд
(L, кд/м
2)

Uпр.
B

Iпр.ном.
mA

lмах.
mkM

АЛ307А

Зеленый

150

2

10

0,666

20

2,0

70

Рисунок 9

Выбор микросхем

Интегральная микросхема - электронная схема произвольной сложности, изготовленная на полупроводниковом кристалле (или плёнке) и помещённая в неразборный корпус, или без такового, в случае вхождения в состав микросборки.

На сегодняшний день большая часть микросхем изготавливается в корпусах для поверхностного монтажа.

Часто под интегральной схемой (ИС) понимают собственно кристалл или плёнку с электронной схемой, а под микросхемой (МС, чипом) - ИС, заключённую в корпус. В то же время выражение чип - компоненты означает «компоненты для поверхностного монтажа» (в отличие от компонентов для пайки в отверстия на плате).

Основные характеристик микросхем: микросхемы на униполярных (полевых) транзисторах - самые экономичные (по потреблению тока); МОП- логика (металл-окисел-полупроводник логика) - микросхемы формируются из полевых транзисторов n - МОП или p - МОП типа;

КМОП - логика (комплементарная МОП - логика) - каждый логический элемент микросхемы состоит из пары взаимодополняющих (комплементарных) полевых транзисторов (n-МОП и p-МОП). Существует также смешанная технология BiCMOS.

В данном устройстве применяется микросхема типа CD 4060, изготовленная по КМОП технологии.

Основные параметры микросхемы CD 4060 приведены в таблице 9:

Таблица 9  

1

2

Напряжение питания Диапазон , (VDD), В

-0.5… + 20

Диапазон входного напряжения , Все входы

- 0.5 до VDD + 0.5

Продолжение таблицы 9

1

2

Диапазон рабочих температур, ° С

-55… + 125

Диапазон температур хранения, ° С

-65…+ 150

Допустимая температура ( при пайке )

+ 265

Температура перехода, ° С

+ 175

Рисунок 10

Выбор кнопочных выключателей

Кнопки предназначены для включения или для разрыва электрической цепи, в которую они включены. Замыкание (размыкание)контактов кнопки происходит при приложении некоторого, заданного конструктивного усиления вдоль воображаемой оси нажатия, которая чаще всего перпендикулярна к плоскости крепления кнопки.

Два (три, в случае переключающего) контакта, коммутирующих электрические линии в процессе нажатия кнопки, называется контактной группой. Кнопка может содержать как одну, так и несколько контактных групп. Кнопки делятся на кнопки фиксирующегося и не фиксирующегося типа:

-кнопка, возвращающаяся в исходное состояние после снятия приложенного усилия, является не фиксирующей;

- кнопка, изменяющаяся свое состояние на противоположное тому, что было до нажатия, и остающаяся в нем после снятия приложенного усилия, является фиксирующей;

Контакты кнопки по своему состоянию в положении «отпущено», делятся на нормативно разомкнутые или нормативно замкнутые.

В проектируемом приборе можно использовать кнопочные выключатель Т2-1 имеет не большие габариты поэтому выбираем ее.

Основные параметры и внешний вид переключателя приведены в таблице 10 и на рисунке 11:

Таблица 10

Изделие

Род тока

Вид нагрузки

Tmin - Imax, А

Umin - Umax, В

P max, Вт (ВА)

Число циклов коммутации

Постоянный

Активная

0,01 - 6

0,1 - 250

135

2 000 10 000

Т1, Т2, Т3

индуктивная

0,01 - 6

0,1 - 27

135

5 000

Переменный

Активная

0,1 - 6

0,1 - 250

660

10 000

индуктивная

0,1 - 6

127

317

10 000

Рисунок 11


Выбор предохранителя

Электрический предохранитель - компонент электрических и радиоэлектронных устройств, предназначенный для защиты оборудования и приборов от повреждений при их неисправностях или для защиты питающей сети от аварийных электрических токов, возникающих при авариях и отказах, неправильного включения, ошибок монтажа.

Предохранитель включается последовательно с потребителем электрического тока и разрывает цепь тока при превышении им номинального тока, — тока, на который рассчитан предохранитель.

По принципу действия при разрыве тока в защищаемой цепи предохранители разделяются на четыре класса — плавкие, электромеханические, электронные и использующие нелинейные обратимые свойства по изменению сопротивления после воздействия экстратонка у некоторых проводящих полупроводниковых материалов (самовосстанавливающиеся предохранители).В плавких предохранителях при превышении тока свыше номинального происходит разрушение токопроводящего элемента предохранителя (расплавление, испарение), традиционно этот процесс называют «перегоранием» или «сгоранием» предохранителя.

Выбираем предохранитель H630, 1 А, 250 В, 6.35х30 мм.

Внешний вид предохранителя показан на рисунке 12

Рисунок 12

Техническая характеристика предохранителя указана в таблице 12

Таблица 12

Материал

стекло

Номинальное напряжение, В

250

Номинальный рабочий ток, А

1

Контакты

цилиндрические

Длина корпуса, мм

30

Диаметр корпуса, мм

6.35

Рабочая температура, С

-60…85


2.2 Расчет печатной платы.

Печатная плата (ПП) – изделие, состоящее из плоского изоляционного основания с отверстиями, пазами, вырезами и системой токопроводящих полосок металла (проводников), которое используют для установки и коммутации электрорадиоэлементов (ЭРЭ) и функциональных узлов в соответствии с электрической принципиальной схемой.

Различают односторонние печатные платы (ОПП), двусторонние (ДПП), многослойные печатные платы (МПП) на гибком и жестком диэлектрическом основании, гибкие печатные кабели(ГПК) и рельефные платы.

Элемент проводящего рисунка должны иметь ровные края. Не иметь разрывов, темных пятен, вздутий, отслоений. Контуры ПП, пазов, вырезов, неметализированных отверстий должны быть обработаны без заусенцев и зазубрин. Поверхность  проводящего рисунка желательно защитить металлическим покрытием. Контактные площадки и металлизированные отверстия должны равномерно смачиваться припоем (обладать паяемостью). Контактные площадки должны выдерживать не менее трех циклов перепаек. Средняя толщина слоя меди в металлизированном отверстии должна быть не менее 20 мкм. Элементы проводящего рисунка ПП должны обеспечивать правильность монтажных соединений, целостность  цепей и отсутствие  коротких замыканий.

Печатные платы и гибкие печатные кабели должны обеспечивать работоспособность при воздействии на них климатических факторов  в соответствии с одной из 5 групп жесткости, определяющую  перечень воздействующих факторов, которую устанавливают  конструктор и записывает в технических требованиях на чертеже.

Односторонние печатные платы просты по конструкции, экономичны в  изготовлении. Применяются для монтажа бытовой техники, блоков питания, устройств техники связи и биомедецинских аппаратов.

Для изготовления печатных плат используют фольгированный гетинакс и фольгированный стеклотекстолит. Выбираем фольгированный гетинакс, так как он дешевле стеклотекстолита и применяется для установки электрорадиоэлементов в аппаратуре,  работающей на постоянном месте в закрытых отапливаемых помещениях.

Выбираем материал проектируемой платы ГФ1-50-1,5 ГОСТ 10316 -79 (гетинакс фольгированный, односторонний с толщиной фольги 50 мкм, толщиной материала 1,5мм). Трассировка  платы односторонняя, монтажные отверстия без металлизации.

Печатные платы имеют  электрические и конструктивные  параметры.

К электрическим параметрам относятся:

T–ширина печатного проводника, мм;
S- расстояние  между печатными проводниками, мм;

B- радиальная ширина гарантийного пояска контактной площадки, мм;
R- сопротивление печатного проводника, Ом;

C- емкость печатного проводника, Ф;

L- индуктивность печатного проводника.

К конструктивным параметрам печатных плат относятся:

  1.  размер печатной платы (длинна, ширина, толщина.);
  2.  диаметры и количество монтажных отверстий;
  3.  диаметры контактных площадок;
  4.  диаметры крепежных отверстий;
  5.  минимальное расстояние между центрами двух соседних отверстий для прокладки нужного количества проводников.

Ширина печатного проводника для платы таймера определяется по формуле 1.

t  ≥,                  (1)

   

где  I - ток протекающий по проводнику, А;

h - толщина фольги, мм;

j – плотность тока А/мм2

По справочнику выбираем  j=20А/мм2  , для внешних слоев печатной платы без металлизации отверстий. Плату, согласно ГОСТ 23751-86, будем изготавливать по 2-му классу точности. Расстояние между проводниками должно быть S=0,45 мм. Ширина радиального гарантийного  пояска контактной площадки b=0,2 мм.

Минимальное расстояние между печатными проводниками определяется из соображений обеспечения электрической прочности. Значение допустимых напряжений между элементами проводящего рисунка расположенных на плате приводятся,  в таблице 14.

Таблица 14

Расстояние между элементами проводящего рисунка, мм.

Значение рабочих напряжений, В.

ГФ

СФ

От 0.1 до 0.2

-

25

Свыше 0.2 до 0.3

30

50

От 0.3 до0.4

100

150

От 0.4 до 0.7

150

300

Электрические параметры   печатных плат  в зависимости от класса точности изготовления приводятся в таблице 15.

Таблица 15

Параметры печатных плат

Номинальное значение основных размеров для класса точности

1

2

3

4

5

T

0.75

0.45

0.25

0.15

0.1

S

0.75

0.45

0.25

0.15

0.1

B

0.3

0.2

0.1

0.5

0.025

Печатная плата будет изготавливаться химическим способом, нанесение печатных проводников методом сеткографии.

Сопротивление печатного проводника определяется по формуле 2:

 

,        (2)

где h – толщина фольги, мм;

p – удельное сопротивление меди, ;

l – длина проводника. Определяется по чертежу ПП, меряем самый длинный проводник.

Сопротивление печатного проводника:

Паразитные параметры платы С и L оказывают влияние на частотах выше 50 МГц, поэтому расчет этих параметров для таймера не производится.

Для выбора размера печатной платы нужно найти площадь печатной платы, которая определяется по формуле:

Fnn = Fэрэ + Fто + Fсв / К3,      (3)

где Fэрэ - площадь, занимаемая ЭРЭ определяется по установочным размерам или площади, занимаемой элементом на плате, мм2;

Fто - площадь, занимаемая технологическими или крепежными отверстиями, мм2;

FCB - площадь, которая не должна заниматься электрорадиоэлементами по конструктивным соображениям; мм2

К3-коэффициент заполнения печатной платы.

Исходные данные для определения площади, занимаемой ЭРЭ, занесены в таблицу 16

Таблица 16

Тип ЭРЭ

Кол-во

Площадь, занимаемая ЭРЭ, мм.2

Площадь, занимаемая всеми ЭРЭ, мм.2

1

2

3

4

Резистор

С2-23-0,125

С2-23-0,5

С2-23-2

СП3-19А

6

1

2

1

17,5

47,25

85,25

34,2

105

47,25

170,5

34,2

Конденсатор

К10-17

К50-35

2

1

33,75

32,15

33,75

32,15

Диоды КD522Б

2

19

98

Стабилитрон D814D

1

175

175

Диодный мост DB105

1

68

68

Транзистор

КТ3107А

2SK2101

1

1

21.84

45

21.84

45

Светодиод

АЛ307А

2

28,26

56,52

Переключатель Т2-1

1

400

400

Продолжение таблицы 16

1

2

3

4

Микросхема CD4060

1

176

176

Итого

1419,51

Реальный коэффициент заполнения ПП определяется по формуле (4) :

 ,      (4)

где А и В выбранные размеры сторон печатной платы. Печатная плата имеет следующие размеры: 50×40мм

=0,7

Плата имеет хорошую заполняемость и малые габариты

Спроектированная плата имеет хорошую заполняемость и малые габариты.

Расчет диаметра монтажных отверстий приведен в таблице 17.

Таблица 17

Тип ЭРЭ

Кол-во,

шт

Диаметр

Выводов,

мм

Δ

Диаметр

Отверстий, мм

Выбранный диаметр отверстий,

мм

Кол-во

Отверстий,

шт

1

2

3

4

5

6

7

Резистор

С2-23-0,125

С2-23-0,5

С2-23-2

СП3-19А

6

1

2

1

0,5

0,6

0,6

0,6

0,2

0,2

0,2

0,3

0,7

0,8

0,8

0,8

0,8

0,9

0,9

0,9

12

2

4

3

Продолжение таблицы 17

1

2

3

4

5

6

7

Конденсатор

К10-17 (0,47мкФ)

К50-35 (0,1мкФ)

1

1

0,6

0,6

0,2

0,2

0,8

0,8

0,8

0,8

2

2

Диоды КD522Б

2

0,6

0,2

0,8

0,8

4

Стабилитрон D814D

1

1

0,3

1,3

1,3

2

Диодный мостDB105

1

0,5

0,2

0,7

0,7

4

Транзистор

КТ3107А

2SK2101

1

1

0,5

0,7

0,2

0,2

0,7

0,9

0,7

0,9

3

3

Светодиод АЛ102АМ

2

0,6

0,2

0,8

0,8

4

Переключатель Т2-1

1

0,5

0,2

0,7

0,7

4

Микросхема CD4060

1

0,5

0,2

0,7

0,7

16

Количество отверстий  ø 0,8=167 шт.

   ø 1,3= 2 шт.

Диаметр контактных площадок определяется по формуле:

,    (6)

где d –радиальная ширина контактной площадки, мм;

     - предельное отклонение диаметра монтажного отверстия, мм;

      - значение позиционного допуска расположения центров контактных площадок, мм;

      - значение позиционного допуска расположения центров контактных площадок, мм.

Согласно ГОСТ 23751-86 для второго класса точности  минимальная ширина гарантийного поиска контактной площадки 0.2 мм.

Диаметр для контактной площадки, отверстий 0.8 мм.

м

Диаметр для контактной площадки, отверстий 1,3 мм.

м,округляем до 2,3 м

Минимальное расстояние между центрами двух соседних отверстий для прокладки нужного количества проводников определяется по формуле 7

 (7)

где  d01 и  d02 – диаметры монтажных отверстий, между которыми прокладывают проводники, мм;

      n – количество прокладываемы проводников;

       – предельное отклонение ширины печатного проводника, мм;

      Tl  - значение позиционного допуска расположения печатного проводника, мм.

 

Разработанная печатная плата – односторонняя, без металлизации монтажных отверстий, имеет размеры 50х40х1,5 мм. Будет изготавливаться химическим методом с нанесением рисунка сеткографией, материал платы ГФ1-50-1,5 ГОСТ 10316 -79 (гетинакс фольгированный, односторонний с толщиной фольги 50 мкм, толщиной материала 1,5 мм).


2.3 Расчет надежности

Надежность – это свойство изделия сохранять работоспособность  в течение определенного времени ,в определенных  условиях эксплуатации.

Качественные составляющие надежности  и ее показатели:

- безотказность – это свойство изделия непрерывно  сохранять свою работоспособность в  течение заданного времени;

- восстанавливаемость – это свойство  изделия, заключающееся в его приспособлении  к предупреждению и обнаружению отказов, и восстановление его работоспособности, либо нужны замены отказывающих элементов;

- долговечность – наработка изделия до предельного  состояния при достижении, которого дальнейшая эксплуатация изделия  должна быть прекращена.

Требуемая надежность обеспечивается разработкой принципиальной схемы и конструкции, правильным выбором ЭРЭ, выбором оптимального технологического процесса и соблюдением инструкции по эксплуатации.

Методы повышения надежности делятся на общие и специальные. В свою очередь общие методы рассматриваются на этапе проектирования и на этапе производства.

На этапе проектирования повысить надежность можно следующим образом:

- максимальным упрощением схемы электрической принципиальной, сокращением числа ЭРЭ, но с сохранением заданных функций и выходных параметров устройства;

- применением комплектующих изделий с высокой надежностью;

- применением унифицированных узлов, проверенных и отобранных в условиях массового производства и имеющих высокую надежность;

- обеспечением высокой ремонтопригодности изделия.

На этапе производства надежность устройства повышается за счет:

- точного соблюдения требований технологий, чертежей и технической документации;

- тщательного контроля материалов и комплектующих деталей, применяемых в изделии;

- внедрение технологий, обеспечивающих высокое качество производственных процессов;

- автоматизацией и механизацией производственных процессов;

- повышением общей культуры производства.

К специальным методам повышенной надежности можно отнести:

- использование элементов в облегченном режиме;

- предварительную электротренировку устанавливаемых в устройство электрорадиоэлементов.

Существуют три метода расчета надежности:

Прикидочный метод расчета надежности  применяется в специальных случаях:

  1.  при проверке требований по надежности, выдвинутым заказчиком технического задания на проектировании изделия;
  2.  при расчете нормативных данных по надежности отдельных блоков, когда все изделия разбиваются на части;
  3.  для  определения минимального допустимого уровня надежности элемента проектируемого изделия.

Ориентировочный метод  расчета надежности   производится на этапе эскизного проекта, когда выбрана схема и становятся известны типы элементов и их количество.

Окончательный метод расчета надежности производится, когда известны условия эксплуатации устройства, окончательный вариант принципиальной электрической схемы, используемые в ней типы элементов, реальные электрические, тепловые режимы работы элементов.

Окончательный метод  расчета надежности позволяет определить  количественные характеристики надежности  изделия с учетом всех  воздействующих фактов.

Для  упрощения расчета надежности применяются 2 допущения:

  1.  в схеме используются основное соединение элементов,  то есть отказ наступает тогда , когда откажет хотя бы один элемент;
  2.  отказы носят случайный и независимый характер.

В этом случае интенсивность отказов определяется по формуле (8)

                                                   (8)

где , - интенсивность отказов, которая определяется по справочным материалам для каждого элемента ;

- поправочный коэффициент, учитывающий условия эксплуатации изделия;

- поправочный коэффициент, учитывающий режим работы элемента и температуру внутри;

-интенсивность отказа элемента, работающего в номинальном режиме , при нормальных условиях эксплуатации приводятся в справочниках;

n -количество однотипных элементов  работающих в одинаковом режиме  при одинаковой температуре.

Значение  поправочного коэффициента можно взять из таблицы 18


Таблица 18

Условия эксплуатации аппаратуры

Поправочный коэффициент

Лабораторные

1,0

Стационарные на движущихся объектах

2,7

Автофургонные

3,7

Железнодорожные

3,9

Самолетные

6,0

Исходные  данные для расчета надежности  интенсивность отказа устройства  сводятся в таблицу 19

Таблица 19

Наименование и тип ЭРЭ

Кол-во ni,

шт.

Интенсив-ность отказа номинальная λ0i×10-6

1/ч

Режим работы

Попра-вочный коэффи-циент αi,

Интенсивность отказа действительная

Кн

Темпера-тура, °С

αi×λ0i×10-6 1/ч

αi×λ0i×ni 10-6

1/ч

1

2

3

4

5

6

7

8

Резистор

С2-23-0,125

С2-23-0,5

С2-23-2

СП3-19А

6

1

2

1

0,02

0,02

0,03

0,01

0,5200,52

0,52

0,35

-60…+70

-60…+70

-60…+70

-10…+70

1

1

1

1

0,02

0,02

0,02

0,011

0,02

0,02

0,02

0,011

Продолжение таблице 19

Конденсатор

К10-17

К10-17

К50-35

1

1

1

0,14

0,14

0,24

0,4

0,4

0,7

-60…+80

-60…+80

-60…+80

0,05

0,05

0,1

0,007

0,007

0,024

0,07

0,07

0,024

Диоды КD522Б

2

0,5

1

-60…+70

0,81

0,406

0,81

Стабилитрон D814D

1

0,3

1

-60…+125

0,79

0,237

0,237

Транзисторы

КТ307а

2SK2101

1

1

0.24

0.26

0.6

0.6

-40…+70

-40…+70

0.5

0.5

0,12

0,115

0,12

0,115

Диодный мост DB105

1

1

1

-55…+125

0,81

0,81

0,02

Светодиод

АЛ102АМ

2

0,7

1

-

40…+70

0,83

0,581

0,581

Переключатель Т2-1

1

0,6

1

-40…+125

1

1,8

1,8

Микросхема CD4060

1

0,15

-

-40…+85

1

0,15

0,15

Пайка

60

0,02

0,6

180

1

0,004

0,216

Сумма:

7,079

В этом случае интенсивность отказа находится по формуле (9)


у = kaioini,       (9)

где  Кλ – коэффициент, учитывающий условия эксплуатации,

αi – поправочный коэффициент, учитывающий режим работы

λi – интенсивность отказа элемента, работающего в номинальном режиме при нормальных условиях эксплуатации,

ni – количество однотипных элементов, работающих при одинаковой температуры.

Так как проектируемое устройство переносное и эксплуатируется как в помещении так и в природе выбираем значение поправочного коэффициента равна k=1.

Таким образом, интенсивность отказов равна:

λу =2,77,07910=19,113101/ч

Средняя наработка до первого отказа определяется по формуле (10)

     (10)

Средняя наработка до первого отказа будет равна:

52320  

Вероятность безотказной работы рассчитывается по формуле (11)

P(t) =1- e у ,     (11)

Если λу(t)<0,1, то с достаточной степенью точности вероятность без отказной работы может быть определена по формуле 12:

Р(t) = 1 – λУt      (12)

Значения вероятности безотказной работы сведены в таблицу 21

Таблица 20

t

10

100

1000

10000

Tср=52320

λуt

19,11*10

19,11*10

19,11*10

19,11*10

1

Р(t)

0,9998088

0,998088

0,98088

0,8088

0,368

По результатам расчетов строим график зависимости вероятности безотказной работы от времени.

График 1

Гарантийный срок службы изделия определяется на уровне 0,7. В этом случае он равен ~18661 ч.

Исходя из 24 часового рабочего дня и двенадцати месяцев в году, когда может понадобится устройство, гарантийный срок службы составляет:

Tci==2,13 г.

Самым не надёжным элементом в схеме пробника является светодиод АЛ102АМ, необходимо иметь запасной.

Требуемая надежность обеспечивается разработкой принципиальной схемы и конструкции, правильным выбором ЭРЭ, выбором оптимального технологического процесса и соблюдением инструкции по эксплуатации.

Методы повышения надежности делятся на общие и специальные. В свою очередь общие методы рассматриваются на этапе проектирования и на этапе производства.

На этапе проектирования повысить надежность можно следующим образом:

- максимальное упрощение принципиальной схемы, сокращение числа ЭРЭ, но с сохранением заданного функционирования и выходных параметров устройства;

- применение комплектующих изделий с высокой надежностью;

- применение унифицированных узлов, проверенных и обработанных в условиях массового производства и имеющих высокую надежность;

На этапе производства:

- точное соблюдение требований технологий, чертежей и технической документации;

- тщательный контроль материалов и комплектующих изделий, применяемых в устройстве;

- внедрение технологий обеспечивающей высокое качество  производственных процессов;

- автоматизация и механизация производственных процессов;

- повышение общей культуры производства;

К специальным методам повышения надежности можно отнести:

- использование элементов в облегченном режиме;

- электротренировку.

2.4. Описание конструкции

Основной элемент конструкции – односторонняя печатная плата из фольгированного гетинакса. На неё устанавливаются почти все элементы схемы. Плата устанавливается в корпус, изготовленный из ударопрочного полистирола марки УМП-0612-06 ОСТ 6.054.048, методом литья под давлением. Толщина стенок корпуса 2 мм. Он имеет габаритные размеры 70х50х20 мм, состоит из основания в виде коробки и крышки.

Устройство непосредственно подключается к сети 220 В, в распределительной коробке или шнуром и вилкой к обычной сетевой розетке.


3.Технологическая часть

3.1 Анализ и расчет технологичности конструкции

Под технологичностью конструкции изделия (ГОСТ 18831-73) понимают совокупность свойств конструкции изделия, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонта по сравнению с соответствующими показателями однотипных конструкции изделий того же назначения при обеспечении установленных значений показателей качества и принятых условиях изготовления, эксплуатации и ремонта. К условиям изготовления или ремонта изделия относится тип, специализация и организация производства, годовая программа и повторяемость выпуска, а также применяемые технологические процессы.

В зависимости от вида технологичности конструкции различают производственную, эксплуатационную, ремонтную технологичность и технологичность при техническом обслуживании [9].

Стандарты ЕСТПП предусматривают обязательную отработку конструкций на технологичность на всех стадиях их создания. Отработка конструкции изделия на технологичность (ГОСТ 14.201.-83) направлена на повышение производительности труда, снижение затрат, сокращение времени на проектирование, технологическую подготовку производства, изготовление, техническое обслуживание и ремонт изделия при обеспечении необходимого качества изделия.

Оценка технологичности конструкции изделия может быть двух видов:

  1.  качественной;
  2.  количественной.

Качественная оценка характеризует технологичность конструкции обобщенно на основании опыта исполнителя. Качественная оценка вариантов конструкции допустима на всех стадиях проектирования, когда осуществляется выбор лучшего конструктивного решения и не требуется определения степени различия технологичности сравниваемых вариантов. Качественная оценка при сравнении вариантов конструкции и процессов проектирования предшествует количественной. Она определяет целесообразность количественной оценки и соответственно затрат времени на определение численных значений показателей технологичности сравниваемых вариантов.

Количественная оценка технологичности конструкции изделия выражается показателем, численное значение которого характеризует степень удовлетворения требований к технологичности конструкции. Количественная оценка технологичности конструкции изделия должна проводиться на стадиях разработки технической документации применительно к изготовлению опытного образца (опытной партии), установочной серии и серийного (массового) производства.

Таблица 22 – Исходные данные для расчёта показателя технологичности.

Наименование показателя

Обозначение

Значение

1

2

3

Количество монтажных соединений, которые осуществляются автоматизированным способом

НАМ

51

Общее количество монтажных соединений

НМ

60

Общее количество электрорадиоэлементов

НЭРЭ

23

Количество ЭРЭ, подготовка которых осуществляется механизированным способом

НМПЭРЭ

19

Число интегральных микросхем и микросборок

НМС

1

Количество операций контроля и настройки, которые можно осуществлять механизированным способом

НМКН

1

Общее количество операций контроля и настройки

НКН

1

Общее количество типоразмеров ЭРЭ в изделии

НТЭРЭ

7

Продолжение таблицы 22

1

2

3

Общее количество типоразмеров интегральных микросхем в изделии

НТМС

1

Число деталей, полученных прогрессивными методами формообразования

ДПР

1

Общее число деталей

Д

1

Количество типоразмеров оригинальных электро-радиоэлементов

НТОРЭРЭ

0

Коэффициент использования микросхем и микросборок определяется по формуле 13:

,    (13)

где, НМС - количество микросхем в изделии;

НЭРЭ - общее количество электрорадиоэлементов, шт. К электро-радиоэлементам относятся транзисторы, резисторы, диоды, конденсаторы, катушки индуктивности, трансформаторы.

.

Коэффициент автоматизации и механизации монтажа изделия определяется по формуле 14:

,              (14)

где, НАМ - количество монтажных соединений, которые осуществляются механизированным или автоматизированным способом;

НМ - общее количество монтажных соединений.

.

Коэффициент автоматизации и механизации подготовки электрорадиоэлементов к монтажу определяется по формуле 15:

,                                                               (15)

где, НМПЭРЭ - количество электрорадиоэлементов, шт., подготовка, которых к монтажу осуществляется автоматизированным способом. В число таких, электрорадиоэлементов включаются электрорадиоэлементы, не требующие специальной подготовки к монтажу.

.

Коэффициент автоматизации и механизации операций контроля и настройки электрических параметров определяется по формуле 16:

,                                                                 (16)

где, НКН - общее количество операций контроля и настройки;

НМКН - кол-во операций контроля и настройки, которые осуществляются автоматизированным способом. В число таких операций включаются операции средств механизации.

Коэффициент повторяемости микросхем и микросборок определяется по формуле 17:

,      (17)

где, НТМС - количество типоразмеров корпусов микросхем и микросборок в изделии.

.

Коэффициент повторяемости электрорадиоэлементов определяется по формуле 18:

,                                                         (18)

где, НТЭРЭ - общее количество типоразмеров ЭРЭ в изделии. Под типоразмером ЭРЭ понимается габаритный размер (без учета номинальных значений).

Коэффициент применяемости электрорадиоэлементов определяется по формуле 19:

,                                                            (19)

где, НТОРЭРЭ - количество типоразмеров оригинальных ЭРЭ в изделии.

Коэффициент прогрессивности формообразования определяется по формуле 20:

,                                                                    (20)

где, ДПР - количество деталей, шт., которые получены прогрессивными методами формообразования (штамповкой, прессованием, литьем из профилированного материала и др.);

Д - общее количество деталей без нормализованного крепежа.

Значения и весовые коэффициенты базовых показателей в таблице 23

Таблица 23  

1

2

3

Наименование показателя

Значение

Весовой коэффициент

Коэффициент использования интегральных микросхем и микросборок

0,04

1

Продолжение таблицы 23

1

2

3

Коэффициент автоматизации и механизации монтажа изделий

0,85

1

Коэффициент механизации подготовки ЭРЭ к монтажу

0,82

0,75

Коэффициент механизации операций контроля и настройки

1

0,5

Коэффициент повторяемости ИМС

0

0,313

Коэффициент повторяемости ЭРЭ

0,695

Коэффициент применяемости ЭРЭ

1

0,187

Коэффициент прогрессивности формообразования деталей

1

0,109

Основным показателем технологичности конструкции является комплексный показатель технологичности, определяемый с помощью базовых показателей по формуле 21:

             (21)

где, S - общее количество частных показателей;

Ki - значение показателя, вычисленного для проектируемого изделия соответствующего класса блоков;

Ψi - функция, нормирующая весовую значимость в зависимости от порядкового номера основных показателей технологичности, ранжированная последовательность которых устанавливается экспертно.

Оценка уровня технологичности проектируемого изделия при заданном нормативно комплексном показателе должна удовлетворять условию 22:

,                                                          (22)

Нормативный комплексный показатель ТH выбирается из ОСТ4.ГО.091.219.

Условие 22 выполняется, т.е. коэффициент технологичности больше 1, следовательно, данное устройство технологично.

3.2 Выбор и обоснование сборочно-монтажных работ

Общие технические требования:

печатные платы, поступающие на монтажный участок, должны быть изготовлены по технологическим процессам, и соответствовать требованиям чертежа и нормам;

  1.  навесные элементы, поступающие на монтажный участок, должны соответствовать государственным стандартам или техническим условиям;
  2.  формовку выводов навесных элементов, установку и крепление навесных элементов следует выполнять по операциям типового технологического процесса;
  3.  лужение и пайку выводов навесных элементов и конструктивных деталей следует производить припоем ПОС-61 с применением флюса ФКСп ФКТС, канифоль 10-60%, этиловый спирт 40-90%; ФКТС - канифоль 15-30%, этиловый

спирт 65-81%, салициловая кислота 3-3,5%);

  1.  промывку узлов на печатной плате от остатков флюса и загрязнении следует производить спирто-бензиновой смесью непосредственно после пайки. При ручной промывке допускается применение других промывочных жидкостей в зависимости от типа применяемого флюса. Процесс ультразвуковой очистки предусматривает промывку только от флюсов ФКСп и ФКТС;
  2.  сборку узлов радиоэлектронной аппаратуры на печатных платах следует выполнять в соответствии с типовым технологическим процессом.

Требования к подготовке навесных элементов и конструктивных деталей к сборке:

  1.  выводы навесных элементов и контактные конструктивные детали, идущие под пайку, должны быть облужены горячим способом припоем ПОС-61;
  2.  лужение выводов навесных элементов и конструктивных деталей производить не ранее, чем за пять суток до момента их установки на печатные платы и пайки;
  3.  корпуса навесных элементов, имеющие покрытия или маркированные знаки, не стойкие к воздействию промывочных смесей, должны быть перед установкой на плату покрыты слоем изоляционного лака.

Требования к пайке выводов навесных элементов:

  1.  форма пайки вывода навесного элемента или конца перемычки должна быть скелетной, то есть контур вывода должен просматриваться через припой;
  2.  высота пайки не должна превышать 2 мм;
  3.  допускается заливная форма пайки, при условии, если пайка просматривается со стороны установки элемента, а выводы элемента подогнуты;
  4.  длительность пайки выводов навесных элементов не должна быть более величины, указанной в государственных стандартах или технических условиях на элементы. При отсутствии такого указания длительность пайки не должна превышать 5 секунд.

Технология сборки и монтажа:

I.Определение паяемости печатных плат:

  1.  Расконсервация плат;
  2.  Проверить плату внешним осмотром на отсутствие механических повреждений;
  3.  Установить плату на стойки;
  4.  Паять ПОС-61 отверстия и лудить контактные площадки прикосновением паяльником не перекрывая отверстия;
  5.  Удалить остатки флюса;
  6.  Проверить качество пайки и лужение внешним осмотром;
  7.  Удалить припой с монтажных отверстий.

II Сушка платы непосредственно перед пайкой:

  1.  Установить плату на приспособление;
  2.  Установить приспособление с платой в шкаф;
  3.  Сушить печатную плату.

III Формовка выводов ЭРЭ:

  1.  Извлечь резистор (R1) из тары;
  2.  Проверить соответствие маркировочного обозначения осмотром;
  3.  Править выводы резистора (R1);
  4.  Формовать выводы резистора (R1) согласно сборочному чертежу;
  5.  Проверить качество формовки внешним осмотром;
  6.  Повторить переходы 1) – 5) для резисторов (R2-R10);
  7.  Повторить переходы 1) – 5) для конденсаторов (C1-C3);
  8.  Повторить переходы 1) - 5) для транзисторов (VT1-VT2)

IV Формовка выводов ИМС:

  1.  Извлечь ИМС (DD1);
  2.  Проверить соответствие маркировочного обозначения осмотром;
  3.  Формовать выводы ИМС (DD1) согласно сборочному чертежу;
  4.  Проверить качество формовки внешним осмотром;

V Лужение:

  1.  Зачистить выводы резистора (R1);
  2.  Флюсовать ФКСП, лудить ПОС-61 выводы резистора (R1) за один прием – окунанием;
  3.  Удалить остатки флюса спирто - нефрасовой смесью;
  4.  Проверить качество лужения внешним осмотром;
  5.  Повторить переходы 1) – 4) для резисторов (R2-R10);
  6.  Повторить переходы 1) – 4) для конденсаторов (С1-С3);
  7.  Повторить переходы 1) – 4) для диодного моста (VD1);
  8.  Повторить переходы 1) – 4) для диодов (VD2-VD4);
  9.  Проверить переходы 1) – 4) для транзисторов  (VT1-VT2);
  10.  Повторить переходы 1) – 4) для микросхемы (DD1);
  11.  Повторить переходы 1) – 4) для кнопки (SB1);
  12.  Повторить переходы 1) – 4) для переключателя (SA1);
  13.  Повторить переходы 1) – 4) для светодиода (HL1).

VI Сборка и монтаж:

  1.  Извлечь плату из тары;
  2.  Установить плату на стойку;
  3.  Извлечь резистор (R1) из тары;
  4.  Проверить резистор (R1) на отсутствие механических повреждений и соответствие маркировочного обозначения;
  5.  Установить резистор (R1) на плату, вставим выводы в соответствующие отверстия платы;
  6.  Флюсовать ФКСП и паять ПОС-61 выводы резистора (R1) на плату;
  7.  Повторить переходы 3) – 6) для резисторов (R2-R10);
  8.  Повторить переходы 3) – 6) для конденсаторов (С1-С2);
  9.  Повторить переходы 3) – 6) для диодного моста (VD1);
  10.  Повторить переходы 3) – 6) для диодов (VD2-VD4)
  11.  Повторить переходы 3) – 6) для транзисторов (VT1-VT2);
  12.  Повторить переходы 3) – 6) для микросхемы (DD1);
  13.  Повторить переходы 3) – 6) для переключателя (НA1);
  14.  Повторить переходы 3) – 6) для кнопки (SB1);
  15.  Повторить переходы 3) – 6) для переключателя (SA1);
  16.  Повторить переходы 3) – 6) для светодиода (HL1).

VII Правка монтажа:

  1.  Проверить сборочную единицу на отсутствие замыканий и брызг припоя;
  2.  Проверить качество пайки при необходимости подпаять;
  3.  Удалить остатки флюса кистью.

VIII Защита от влаги и внешних воздействий:

  1.  Установить плату на стойку;
  2.  Покрытие платы лаком УР-231.

IX Контроль сборки ОСТ 107.460.092.024-93:

  1.  Проверить качество паяных соединений;
  2.  Проверить качество промывки;
  3.  Маркировать;
  4.  Клеймить знак ОТК.

3.3 Выбор технологического оборудования

Основными критериями выбора оборудования являются:

- производительность оборудования;

- стоимость оборудования;

- универсальность оборудования;

- энергоемкость;

- габариты;

- применение оборудования, соответствующего типу производства.

На основании перечисленных критериев и условий производства выбираем оборудование для следующих технологий:

- установка ЭРЭ и микросхем на печатную плату;

- сборка корпуса;

- сборка всего устройства и объемный монтаж.

Перечень выбранного оборудования, технологической оснастки и инструмента:

Пинцет прямой, ГГ7879-4215;

Стол монтажный цеховой.

Для монтажа ЭРЭ и микросхем на печатную плату применяют:

Автомат формовки и обрезки выводов микросхем модель АФ-1 (ГГ-2417), который предназначен для формовки, обрезки выводов микросхем в корпусах 201.14-1 и 201.14-2 и укладки их в кассету ГГ7079-4228. Техническе характеристики:

Производительность, шт. 1800

Емкость магазина накопителя, кассет 18

Емкость кассеты, микросхем 50

Количество кассет в магазине, шт. 18

Источник питания – сеть переменного тока:

Напряжение, В 220

Частота, Гц 50

Привод электромеханический

Габаритные размеры, мм 1200*700*1200

Автомат для П-образной формовки выводов радиоэлементов (ГГ-1611), который предназначен для формовки осевых проволочных выводов радиоэлементов с цилиндрической формой корпуса широкого диапазона.

Технические характеристики:

Производительность, шт. /ч 3600

Привод электромеханический

Источник питания – сеть переменного тока:

Напряжение, В 220

Частота, Гц 50

Габаритные размеры, мм 1200х700х1200

Масса, кг 29,5

Применение автоматизированной формовки и обрезки выводов ЭРЭ при мелкосерийном типе производства целесообразно при наличии параллельного технологического процесса, когда происходит формовка и обрезка выводов однотипных элементов, которые используются для производства нескольких типов устройств.

Для установки ЭРЭ и микросхем на печатную плату:

Полуавтомат укладки ЭРЭ и микросхем на печатные платы, модель УР-10 (ГГ-2487). Он предназначен для укладки микросхем в корпусах 201.14-1 и ЭРЭ с цилиндрической формой корпуса и осевыми выводами на печатную плату.

Технические характеристики:

Цикл работы полуавтомата, с: 1,5

При установке микросхем 0,75

При установке ЭРЭ 1,0

Максимальные габаритные размеры печатных плат, мм 250*160*3

Перемещение координатного стола вручную по шаблону

Потребляемая мощность, Вт 180

Габаритные размеры полуавтомата, мм 1100*730*1370

Масса, кг 170

Установка ГГМ1.149.002 и механизированная линия ЛПМ-150. Она  широко применяется при выполнении групповой пайки. Линия пайки волной припоя отличается разнообразием конструкций и возможностей. Эта линия является малогабаритной и обслуживается одним человеком. Особенностью ее является то, что зеркало припоя предохраняется от окисления путем покрытия слоем защитной жидкости.

Технические характеристики:

ГГМ1.149.002 ЛПМ-150

Производительность, эл/ч 6000 30

Вид устанавливаемых компонентов с аксиальными навесные выводами ЭРЭ

Система подачи на ленте транспортер

Максимальное число видов компонентов 40 -

Занимаемая площадь, мм2 1520*1010 2090*800

Покрытие ПП лаком выполняется вручную на монтажном столе при помощи кисточки.

Для выполнения ручной пайки была выбираем двухканальную паяльную станцию МВТ201АЕ. К базовому комплекту ее входят универсальный паяльник SP2A и паяльник с отсосом SX70.

Параметры станции:

температура насадок, С (232  482)1,1

мощность потребления, Вт 207

габаритные размеры, мм 135165203

масса, кг 3,7

Острогубцы боковые с тонкими губками предназначены для резки монтажных проводов сечением до 0,75 мм2.

Плоскогубцы ПТПГ 125, ОСТ4.ГО.060.010

Отвертка ОСКС 200*1,0 ОСТ4 ГО.060.017 ГТ 7810-0052

Пинцет с гладкими губками с металлическим корпусом длиной 120 мм

Пинцет ПГГМ 120. ОСТ4.ГО.060.013 АТТ6.890.021

Универсальный монтажный нож длиной 130 мм

НОЖ НУМ 130. ОСТ4.ГО.060.015

3.4 Нормирование сборочно-монтажных работ.

На первом этапе технологического нормирования необходимо ознакомится с чертежом сборочной единицы, также с содержанием ТП ее изготовления. Определить, от каких параметров зависит трудоёмкость (Т) выполнения технологической операции (ТО), и используя эмпирические выражения и таблицы, определить оперативное время (Тоni) для элементарных операций переходов, входящих в соответствующий технологический процесс.

Норма времени на операцию (ТШТ) определяется как сумма норм Тоni на каждый период с учетом дополнительного времени на подготовительную работу, обеспечение рабочего места, отдых и личные надобности, а также поправочного коэффициента на тип производства.

                                                                         (23)

где n - число элементарных операций;

К - коэффициент, учитывающий подготовительно - заключительную работуК1 - коэффициент, учитывающий трудоёмкость, партию изделий и сложность самого изделия.

К=12.5

К1=1.25

Оперативное время Тоni на отдельные переходы также может быть скорректировано на поправочные коэффициенты в зависимости от характера выполняемой работы.

При выполнении сборочно-монтажных работ рабочий может находиться в условиях: «удобно», «свободно», «осторожно», «неудобно», «стесненно».

«Свободным» и «удобным» следует считать такие условия, при которых имеется возможность во время работы перемещаться всем телом (сидеть и стоять), отсутствуют препятствия, ограничивающие движения рук рабочего, плотность монтажа до 3-ех паек на 1 см2.

«Осторожными» следует считать условия работ, при которых требуется замедленность движений, большое зрительное напряжение и особое внимание рабочих.

«Стесненными» и «неудобными» следует считать такие условия, при которых имеются препятствия (насыщенность прибора, блока радиоэлементами, сложная конфигурация блока), затрудняющие свободный доступ к месту работы, вызывающие необходимость низко нагибаться, резко поворачивать корпус, высоко поднимать руки, работать на коленях и т.д. Плотность монтажа 3-5 паек на 1 см2.

Формовка выводов электрорадиоэлементов на приспособлениях и шаблонах:

Конденсаторы  Топi = 3×0,04 = 0,12 (мин)

Диоды   Топi = 5×0,04 = 0,2 (мин)

Резисторы    Топi =9×0,04 = 0,36 (мин)

Транзисторы   Топi = 2×0,069 = 0,138 (мин)

Светодиоды   Топi = 2×0,09 = 0,18 (мин)

Микросхема   Топi =1×0,01 =0,1 (мин)

Лужение выводов элементов и микросхем с использованием соответствующих приспособлений:

Транзистор    Топi = 2×0,18= 0,36 (мин)

Резисторы    Топi = 10×0,16= 1,6 (мин)

Конденсаторы   Топi = 3×0,16= 0,48 (мин)

Диоды    Топi = 4×0,16= 0,64 (мин)

Диодный мост   Топi = 1×0,22= 0,22 (мин)

Кнопки и переключатели Топi = 2×0,18= 0,36 (мин)

Микросхема   Топi = 1×0,22= 0,22 (мин)

Светодиод                        Топi = 2×0,16= 0,32 (мин)

Подключение выводных концов электрорадиоэлементов и микросхем на плату:

Транзисторы   Топi = 6×0,048= 2,88 (мин)

Резисторы (подстрочный) Топi = 1×0,108= 0,108 (мин)

Резистор    Топi = 18×0,053= 0,954 (мин)

Конденсаторы   Топi = 6×0,053= 0,318 (мин)

Диоды    Топi = 4×0,048= 0,192 (мин)

Диодный мост   Топi = 1×0,126= 0,126 (мин)

Кнопки     Топi = 2×0,084= 1,68 (мин)

Светодиод     Топi= 2×0,048= 0,96 (мин)

Установка микросхем, микромодулей на печатную плату:

Микросхемы   Топi =1,043(мин)

Пайка волной припоя электро-радиоэлементов и микросхем на печатной плате:

Плата    Топi = 0,13 (мин)

          Ручная допайка выводов ЭРЭ:

Топi = 9×0,052= 0,468 (мин)

Промывка места паек:  

Плата    Топi = 60×0,01 (мин)

Обдувка сжатым воздухом:

Плата    Топi = 0,047 (мин)

Покрытие объемного монтажа изделия лаком:

Плата    Топi = 1,6 (мин)

Норма времени на операцию (ТШТ) определяется как сумма норм Тоniна каждый период с учетом дополнительного времени на подготовительную работу, обеспечение рабочего места, отдых и личные надобности, а также поправочного коэффициента на тип производства.

=15,936×1,125×1,25=22,41

Следовательно получаем, что на монтаж и сборку одного устройства при серийном производстве затрачивается ≈ 22 минут.


4 Экономическая часть

4.1 План производства продукции.

В этом разделе определяется годовая производительная программа запуска продукции в штуках и нормо-часах.

При отсутствии конкретного задания по объему выпуска от заказчика готовую производственную программу (Nч) целесообразно рассчитывать самостоятельно по формуле 24:

шт         (24)

N = = 5301

где, Fэф.- эффективный фонд времени работы единицы оборудования при i-сменном режиме, которой рассчитывается по формуле 25:

Fэф.об = Ккр × tсм× h× (1 -, час   (25)

Fэф.об = 1980

где Ккр – количество рабочих дней в году;

      tсм – продолжительность смены в часах;

      h –   количество смен;

      Кппп –планируемая потеря времени на ремонт оборудования.

Годовая производственная программа в нормо-часах рассчитывается по формуле 26:

,                                         (26)

  1.  связи с тем, что на данном участке будут изготавливаться печатные платы с аналогичным технологическим процессом, расчет ведем по скорректированной программе.

Nг = N×Kкор , шт     (27)

Nг = 5301 × 18 = 95418

где Ккор – коэффициент корректировки = 18

Таблица 24 – Годовая производственная программа выпуска продукции.

Наименование

Годовая программа выпуска

изделия

шт

нормо-ч

Печатная плата

5301

35638,6

4.2 Организационный раздел

В данном разделе необходимо провести расчет потребности в основных производственных и оборотных допусках на годовую производственную программу для расчета потребности в основных производительных сроках необходимо определить расчетное и принятое количество единиц оборудования, производственную площадь, дорогостоящий инструмент и оснастку.

Для расчета потребности в оборотных фондах необходимо определить потребность в основных и вспомогательных материалах, силовой и технологической электроэнергии, численности работающих по категориям. Итогом разработки организационного плана является таблица.

Расчет потребности в технологическом оборудовании производится по формуле 28:

                                                                                    (28)

где,Ti – трудоемкость выполнения программы на I технологической операции, которая определяется по формуле 29:

 

                                                    Ti  =N · ti,                                      (29)

где,   Ti – норма времени на i операции в нормо-ч;

Кзо – коэффициент загрузки рабочих мест (принимается  0,7)

Fэо – эффективный фонд времени работы оборудования

Расчетное количество оборудование округляется до целого с учетом следующих условий:

а) допускается перегрузка 10%; б) догрузка оборудования другим изделиями, например, в порядке кооперации предприятия с другими партнерами, т.е. если Срасч. находится пределах от 0,15 до 0,5, то Срасч. принимается равным 0,5, а не 1. Это позволит более точно определить затраты.

 =  = 1,36;

 =  = 4,39 ;

   =  = 8,91;

=  = 0,07 .

Расчет численности основных рабочих производится по формуле (30) :

Росн =  , чел      (30)

где, Fд – годовой действительный фонд времени рабочего (принимается 1860 ч).

       Квн  коэффициент выполнения норм (принимается 1,1).

Росн1 =  = 1

Росн2 =   = 3

Росн3 =  = 6

Росн4 =   = 1

Численность вспомогательных рабочих (Рвсп) принимается в пределах 15-20% в серийном производстве, а в массовом 30-40% от численности основных рабочих.

Рвсп = 11 × 0,2 = 2

Всего 13 рабочих

Потребность в производственной площади (Sпл) на годовую программу выпуска определяется по формуле 31:

   (32)

 

где, Sпл –производительная площадь под единицей оборудования на i-й технологической операции, м²

Кдоп.пл  коэффициент, учитывающий дополнительную площадь на проходы, проезды, зоны обслуживания и прочие (принимается 2).

Общая площадь на годовую программу выпуска определяется по формуле:

Sпл=Sобщ×2

Sобщ=16.94 м2

Sпл=16.94×2=33,88 м2

Таблица 25 – Результаты расчета показателей организационного плана

Наим.

технол.

опер.

Количество оборудования

Производ.

площади,

кв.м.

Мощность

Численность рабочих, чел.

Расчет-ное

принятое

одного

станка

Всех стан.

основных

вспомогательных

Формовка и обрезка ЭРЭ

1,36

2

6,72

0,18

0,36

1

-

Лужение выводов микросхем

4,39

5

10,8

0,1

0,5

3

-

Подключение выводов ЭРЭ

8,91

9

6,24

0,1

0,9

6

-

Пайка

0,07

0,5

1,54

0,12

0,06

1

-

Итого:

14.14,73

16,5

16,94

0,8

1,82

11

2

4.3 Финансовый раздел.

  1.  этом разделе проводится оценка капитальных затрат на оборудования, инструменты, производственные площади, материальных затрат на основные и вспомогательные материалы, силовую и технологическую электроэнергию, оплату труда рабочим и др.
  2.  финансовом разделе рассчитываются расходы, связанные с содержанием и эксплуатацией оборудования, цеховые расходы. В соответствии с известной методикой рассчитывается калькуляция полной себестоимости одного изделия, исходя из чего, определяется цена, прибыль и рентабельность производства.

Строится график безубыточности и находится критическая программа выпуска изделий.

Производственные фонды подразделяются на «основные» и «оборотные»,

  1.  основе этого различия лежит различие в функционировании, способах перенесения стоимости на готовый продукт и характера воспроизводства.
  2.  основным средствам относят объекты, сроком службы более одного года (здания, сооружения, машины). Основные средства учитываются по первоначальной стоимости, в которую входят затраты на доставку, монтаж, комплектацию. Со временем основные средства изнашиваются, т.е. подвергаются физическому и моральному износу. Физический износ – старение
  3.  связи со временем или вследствие поломки, Моральный износ – старение, связанное с научно – техническим прогрессом.

Амортизация – это денежное возмещение износа основных средств путем включения части их стоимости в затраты на выпуск продукции. Следовательно, амортизация есть денежное выражение физического и морального износа основных средств. Амортизация осуществляется в целях полной замены основных средств при их выбытии. Сумма амортизационных отчислений зависит от стоимости основных средств и сроков службы. Срок службы устанавливается для отельных групп основных средств Министерством Финансов.

Расчет потребности в капитальных затратах на оборудование в целом на производственную программу выпуска (Коб) с учетом затрат на его транспортировку, установку и монтаж (Ку.м.) проводится по формуле (34):

                          (33)

Коб =51000×1,15×16,5=967725 р,

 

где, Цi об – оптовая цена единицы оборудования, р.

Стоимость инструмента и технологической Кин оснастки определяется в размере 10% от стоимости оборудования по формуле 34:

                                                                      (33)

Кин=967725×0,1=96772,5 р ;

Расчет потребности в капитальных затратах на производственную площадь Кпл определяющейся по формуле 34:

    (34)

Кпл=16,94×5000 = 84700 р ,

где,  Цпл  – цена за 1 кв.м. производственной площади (принимается5000 тыс. р.)

Расчет амортизационных отчислений от балансовой стоимости оборудования Зам.об. производится по формуле 35:

    (35)

Зам.об. =967725×0,125=120965,63р;

Расчет амортизационных отчислений от стоимости инструмента и оснастки Зам.ин. производится по формуле 36:

    (36)

Зам.ин. =96772,5×0,15=14515,88 р;

где, Нам ин.–норма амортизационных отчислений от стоимости инструмента и оснастки, % (принимается 15-20%)

          Расчет амортизационных отчислений от стоимости производственной площади производится по формуле 37:

    (37)

  Зам.пл. = 84700×0,02=1694 р,

где, Напал – норма амортизационных отчислений от стоимости производственной площади, % (принимается от 1 до 4%).

         Расчет затрат на электроэнергию на технологические цели проводится по формуле 38:

    (38)

Зэн =1,82 ×3,3 ×1980=11891.88 р.

Расчет затрат на основные материалы и покупные комплектующие изделия осуществляется в таблице.

  1.  основным материалам относится материал платы (стеклотекстолит, гетинакс) и материал корпуса (полистирол, пластмасса или металл).
  2.  покупным комплектующим изделиям относятся радиоэлементы, элементы внешнего оформления, крепеж, провода, разъемы.

Таблица 26 Расчет стоимости основных материалов и покупных комплектующих изделий.

Наименование основных материалов и покупных комплектующих изделий

ед. измерения

Норма расхода

Цена за единицу руб.

Расход на изделие

Стоимость в расчете на программу выпуска, (руб)

1

2

3

4

5

6

Основные материалы:

стеклотекстолит

Кг.

0,35

70

24,5

2337741

Итого

2337741

Транспортно–заготовительные расходы (1,4%)

-

-

4,9

114549,31

Покупные изделия:

шт.

резисторы

10

1,60

160

15266880

микросхемы

1

290

290

2731220

конденсаторы

3

6,10

18.30

1746149,4

Продолжение таблицы 26

диодный мост

1

6

6

572508

стабилитрон

1

3,78

3,78

360680,04

светодиод

1

3,85

3,85

367359,3

диоды

2

4

8

763344

Итоги ПКИ

315,33

489,93

46748140,74

Транспорто-заготовительные расходы(1,3%)

4,41

6,85

653613,3

всего затрат на ПКИ

389,74

526,18

49854044,35

Расчет затрат на оплату труда включает расчет основной заработной платы, дополнительной заработной платы и отчислений на социальные нужды для каждой категории работающих на предприятии.

Для основных рабочих – сдельщиков по формуле 39:

 (39)

Зо.р.сд=95418 × /60)×75,8 × 1,4 = 3781970,67р.

Зарплата дополнительная составляет 20% от зарплаты основной

    (40)

Здоп = 3781970,67×0,2=756394,13р.


Фонд оплаты труда

                                                               (41)

Зот = 3781970,67 + 756394,13= 4538364,8

Страховые взносы составляют 30% от Зот

Зстр = 4538364,8 ×0,3=1361509,44р

где, C –часовая тарифная ставка основного рабочего-сдельщика i-го разряда, р .

Кпр–коэффициент, учитывающий доплаты рабочим в виде премии (принимается 1,4).

Пдоп, Пс.н. процент дополнительной зарплаты (20%) и процент 

отчислений на социальные нужды (26,2%)

Для вспомогательных рабочих-повременщиков по формуле 42:

Звсп = Фвсп. × Fd × Cч ×Кпр , р    (42)

Fd = 1980×0,8 = 1584 (час)

Звсп = 3 ×1584 ×75,8 × 1,4 = 504282р,

где, Cч – часовая тарифная ставка вспомогательного рабочего, р.

Дополнительная заработная плата и отчисления на социальные нужды

для вспомогательных рабочих рассчитываются аналогично расчету для рабочих-сдельщиков.

Зд= 504282 ∙ 0,2 = 100856, 5р.

Фот = 100856,5 + 504282 = 605138,24р.

Зстр = 605138,24 × 0,3 = 181541,5р.

Среднемесячная заработная плата определяется по формуле:

Зс.м.осн =

44538364,8

11×13

где Робщ – общая численность основных рабочих-сдельщиков и вспомогательных рабочих-повременщиков.

После расчетов составляется сводная ведомость фонда оплаты труда рабочих .

Таблица 27 - Ведомость фонда оплаты труда рабочих.

категории

основная

дополните

Фот, р

Страхов

среднемеч

рабочих

зарплата, р

льная

взносы, р

ная

зарплата, р

зарплата,

р

1

2

3

4

5

6

основные

3781970,67

756394,13

4538364,8

1361509,44

31736,82

рабочие-

сдельщики

вспомогат

504282

100856, 5

605138,24

181541,5

18337,52

ельные

рабочие

итого:

4286252,67

857250,63

5143503,04

154050,94

50074,34

Расчет затрат на содержание и эксплуатацию оборудования проводится в соответствии с таблицей.

Таблица 28 - Смена расходов на содержание и эксплуатацию оборудования.

Наименование статей затрат

Сумма, р

1.

Амортизация оборудования

136481,51

2.

Эксплуатация оборудования

516173,88

3.Текущий

ремонт

оборудования,

96772,5

инструмента и оснастки

4.

Прочие расходы

13648,15

Итого:

763076,04

В статью 1 включаются затраты на амортизацию оборудования, инструмента и оснастки, рассчитанные выше по формулам .

В статью 2 эксплуатация оборудования следует отнести затраты на электроэнергию, а также заработную плату вспомогательных рабочих рассчитанных по формулам.

Затраты на текущий ремонт оборудования, инструмента и оснастки включают расходы на проведение малых ремонтов и осмотров и укрупнено определяется как 7% от суммы капитальных затрат на оборудование, инструмент и оснастку, рассчитываемых по формулам.

Прочие расходы определяются укрупнено в размере 10% от статьи 1.

Расчет цеховых расходов проводится в соответствии со статьями, указанными в таблице.

Таблица 29 - Смета цеховых расходов.

Наименования статей

Сумма, р

1. Амортизация производственной площади

1694

2. Содержание и текущий ремонт зданий, сооружений, инвентаря

11891,88

3.Испытания, опыты, исследования, рационализация и изобретательство

3900

4. Охрана труда

13000

5. Износ малоценного и быстроизнашивающегося инвентаря

3600

Итого:

34085,88

  1.  статью 1 таблицы  включаются затраты на амортизацию производственной площади.
  2.  статью 2 таблицы 14 относятся затраты на отопление, освещение и текущий ремонт зданий. Укрупнено эта статья рассчитывается как 3% от величины капитальных затрат на площадь.

Статьи 3, 4, 5 рассчитываются укрупнено исходя из опыта работы предприятий, как 300 р., 1000 р., и 200 р., соответственно, на 1 работающего на предприятии в год.

Расчет полной себестоимости и продажной цены на производство биомедицинской аппаратуры и приборов на одно изделие проводятся с помощью таблицы.

Таблица 30 - Калькуляция полной себестоимости и продажной цены одного изделия.

Наименование статей

Количественное значение, р

Структура затрат, %

1

2

3

1. Сырье и материалы (с учетом транспортно-заготовительных расходов)

4,9

0,8

.2 Покупные комплектующие изделия

526,18

91,2

3.Основная заработная плата основных производственных рабочих

39,64

1,5

Продолжение таблицы 30

1

2

3

4. Дополнительная заработная плата основных рабочих

7,92

0,3

5. Страховые взносы

1,73

0,45

6. Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования

2,59

0,3

7. Цеховые расходы

0,2

0,04

8. Общезаводские расходы

4.62

0,8

Итого:производственная себестоимость

582,88

95,23

9.Внепроизводственные расходы

27,4

4,7

Итого :полная себестоимость (Сп)

610,28

100

10. Балансовая прибыль (15% от полной себестоимости)

91,54

15

11. Оптовая цена изделия (Цопт)

701,82

115

В статью 1 таблицы 7 включаются затраты на основные материалы, необходимые на выполнение технологических операций с учетом транспортно-заготовительных расходов на одно изделие, рассчитываемых по формуле 43:

                                                                                                                   (43)

В статью 2 включаются затраты на покупные комплектующие изделия, приходящиеся на одно изделие.

Возвратные отходы учитываются в случаях их наличия при выполнении операций. Затраты на них вычитаются из себестоимости обработки изделий.

В статью 4 таблицы7 включаются затраты на основную заработную плату основных производственных рабочих при изготовлении одного изделия.

Рассчитываются по формуле 44:

                                                                                                    (44)

Итоговыми финансовыми показателями работы предприятия являются выручка от реализации продукции, затраты на производство и чистая прибыль, рентабельность и срок окупаемости затрат. Все эти показатели необходимо представить в таблице 31.

Таблица 31.Итоговые финансовые показатели работы участка по изготовлению изделия.

Наименование показателей

Сумма, т. р

1. Выручка от реализации продукции

69666260,76

2. Затраты на производство

58231697,04

3. Прибыль от реализации

11434563,72

4. Платежи в бюджет

3659060,39

5. Чистая прибыль, в том числе:

7775503,33

а. отчисления в резервный фонд (10%)

777550,33

б. расходы на производственное развитие (50%)

3887751,67

в. расходы на социальное развитие (40%)

3110201,33

6. Уровень рентабельности, %

10,2

7. Срок окупаемости капитальных затрат, г.

0,55

Выручка от реализации продукции () определяется по формуле 45:

                                                                                                     (45)

Затраты на производство (З) определяются по формуле 26:

                                              З = · N                                                                 (46)

Прибыль от реализации определяется по формуле 27:

(47)

Платежи в бюджет () принимаются как 32% от прибыли от реализации продукции.

Чистая прибыль (), остающаяся в распоряжении предприятия, определяется по формуле 48:

=                                                      (48)

Уровень рентабельности производства (Урен) рассчитывается по формуле 49:

                                             (49)

Срок окупаемости капитальных затрат (Ток) определяется по формуле (50):

                                                  (50)

где К – сумма капитальных затрат на оборудование, инструмент, производственные площади.

После проведенных расчетов составляется таблица показателей использования основных фондов участка.

Технико–экономические показатели при производстве биомедицинской аппаратуры приведены в таблице 29.


Таблица 32.Технико–экономические показатели

Наименование показателя

Количественное значение

Годовая производственная программа, шт.

8755

Среднегодовая стоимость основных производственных фондов, тыс. р.

1134,68

Численность работающих, всего, чел.

13

основных рабочих, чел.

11

вспомогательных рабочих, чел.

2

Среднемесячная зарплата основных рабочих, р.

38204,91

вспомогательных рабочих, р.

16809,43

Производительность труда (выработка) одного основного рабочего, тыс.р. на чел. в год

1777,9

Себестоимость обработки (сборки) одного изделия, р.

115,16

Продажная цена обработки (сборки) изделия, р.

132,43

Выручка от реализации продукции (услуг) за год, тыс.р.

23113,2

Прибыль балансовая (валовая),тыс. р.

3023,98

Платежи в бюджет, тыс.р.

967,36

Чистая прибыль, тыс.р.

2056,62

Уровень рентабельности производства, %

10,2

Срок окупаемости капитальных вложений, лет

0,55

4.4  Расчет и построения графика достижения безубыточности

Расчет и построения графика достижения безубыточности позволяют определить так называемую точку безубыточности, т.е. критическую годовую программу (), при которой предприятие начнет получать прибыль (при заданном уровне цен).

, (51)

Nкр = 3996 (шт.)

где  – сумма постоянных расходов в расчете на годовую производственную программу.

Рассчитывается из таблицы 8 как:

= (0,5 · п.5 + п.6 + п.7 + п.8) · N (52)

где  – оптовая цена для одного изделия .

– сумма переменных расходов врасчета на одно изделие. Рассчитывается  из таблицы  как:

Зпер=(п.1 + п.2 – п.3 + п.4) (53)

Для построения графика по оси абсцисс откладывается шкала изменения годовой производственной программы в штуках. По оси ординат откладывается шкала затрат и выручки от реализации продукции. Строится кривая изменения выручки от реализации продукции при изменении годовой производственной программы.

Для ее построения производится дополнительный расчет.

Таблица 33. Изменение выручки от реализации при изменении годовой производственной программы.

Годовая производственная программа N (шт)

Выручка от реализации продукции ()

2000

1403640

3000

2105460

4000

2807280

5000

3509100

График 2

5. Охрана труда                                                                                                

5.1 Негативное воздействие вредных веществ на человека и среду обитания

Вредный фактор - негативное воздействие на человека, которое приводит к ухудшению самочувствия или заболеванию.

Вредное воздействие на человека - воздействие факторов среды обитания, создающее угрозу жизни и здоровью будущих поколений.

Совокупность и уровень различных факторов производственной среды существенно влияют на условия труда, состояние здоровья и заболеваемость работающих. Особенности возникающих при этом негативных изменений в организме и мер по их предупреждению определяются характером воздействующего вредного фактора производственной среды.

При оценке воздействия негативных факторов на человека следует учитывать степень влияния их на здоровье и жизнь человека, уровень и характер изменений функционального состояния и возможностей организма, его потенциальных резервов, адаптивных способностей и возможности развития последних.

При оценке допустимости воздействия вредных факторов на организм человека исходят из биологического закона субъективной количественной оценки раздражителя Вебера - Фехнера. Он выражает связь между изменением интенсивностью раздражителя и силой вызванного ощущения.

На базе закона Вебера - Фехнера построено нормирование вредных факторов. Чтобы исключить необратимые биологические эффекты, воздействие факторов ограничивается предельно допустимыми концентрациями.

Предельно допустимый уровень (ПДУ) или предельно допустимая концентрация (ПДК) - это максимальное значение фактора, которое, воздействуя на человека (изолированно или в сочетаниями с другими факторами), не вызывает у него и у его потомства биологических изменений даже скрытых и временно компенсируемых, в том числе заболеваний, изменений реактивности, адаптационно-компенсаторных возможностей, иммунологических реакций, нарушений физиологических циклов, а также психологических нарушений (снижения интеллектуальных и эмоциональных способностей, умственной работоспособности).

ПДК и ПДУ устанавливают для производственной и окружающей среды. При их принятии руководствуются следующими принципами:

Приоритет медицинских и биологических показаний к установлению санитарных регламентов перед прочими подходами (технической достижимостью, экономическими требованиями);

Пороговость действия неблагоприятных факторов (в том числе химических соединений с мутагенным или канцерогенным эффектом действия, ионизирующего излучения);

Опережение разработки и внедрения профилактических мероприятий до появления опасного и вредного фактора.

Для воздуха рабочей зоны производственных помещений в соответствии с ГОСТ 12.1.001-89 устанавливают предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ, которые выражаются в миллиграммах вредного вещества, приходящегося на 1 кубический метр воздуха.

В соответствии с указанным выше стандартом установлены ПДК для более чем 1300 вредных веществ. Ещё приблизительно для 500 вредных веществ установлены ориентировочно безопасные уровни воздействия (ОБУВ).

Вредные вещества и их действие на человека.

Вредное вещество - это вещество, которое при контакте с организмом человека (в условиях производства или быта) может вызывать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами как непосредственно в процессе контакта с веществом, так и в отдалённые сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Выполнение различных видов работ в промышленности сопровождается выделением в воздушную среду вредных веществ.

 Вредное вещество это вещество, которое в случае нарушения требований безопасности может вызвать производственные травмы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые как в процессе работы, так и в отдаленные сроки жизни настоящих и последующих поколений.

Наиболее благоприятен для дыхания атмосферный воздух, содержащий (% по объему) азота – 78,08, кислорода – 20,95, инертных газов – 0,93, углекислого газа – 0,03, прочих газов – 0,01.

Необходимо обращать внимание и на содержание в воздухе заряженных частиц – ионов. Так, например, известно благотворное влияние на организм человека отрицательно заряженных ионов кислорода воздуха.

Вредные вещества, выделяющиеся в воздух рабочей зоны, изменяют его состав, в результате чего он существенно может отличаться от состава атмосферного воздуха.

При проведении различных технологических процессов в воздух выделяются твердые и жидкие частицы, а также пары и газы. Пары и газы образуют с воздухом смеси, а твердые и жидкие частицы – аэродисперсные системы – аэрозоли. Аэрозолями называют воздух или газ, содержащие в себе взвешенные твердые или жидкие частицы. Аэрозоли принято делить на пыль, дым, туман. Пыли или дымы – это системы, состоящие из воздуха или газа и распределенных в них частиц твердого вещества, а туманы – системы, образованные воздухом или газом и частицами жидкости.

Размеры твердых частиц пылей превышают 1 мкм, а размеры твердых частиц дыма меньше этого значения. Различают крупнодисперсную (размер твердых частиц более 50 мкм), среднедисперсную (от 10 до 50 мкм) и мелкодисперсную (размер частиц менее 10 мкм) пыль. Размер жидких частиц, образующих туманы, обычно лежит в пределах от 0,3 до 5 мкм.

Проникновение вредных веществ в организм человека происходит через дыхательные пути (основной путь), а также через кожу и с пищей, если человек принимает ее, находясь на рабочем месте. Действие этих веществ следует рассматривать как воздействие опасных или вредных производственных

факторов, так как они оказывают негативное (токсическое) действие на организм человека. В результате воздействия этих веществ у человека возникает отравление – болезненное состояние, тяжесть которого зависит от продолжительности воздействия, концентрации и вида вредного вещества.

 Существуют различные классификации вредных веществ, в основу которых положено их действие на человеческий организм. В соответствии с наиболее распространенной (по Е.Я. Юдину и С.В. Белову) классификацией вредные вещества делятся на шесть групп:общетоксические, раздражающие, сенсибилизирующие, канцерогенные, мутагенные, влияющие на репродуктивную (детородную) функцию человеческого организма.

Общетоксические вещества вызывают отравление всего организма. Это оксид углерода, свинец, ртуть, мышьяк и его соединения, бензол и др.

Раздражающие вещества вызывают раздражение дыхательного тракта и слизистых оболочек человеческого организма. К этим веществам относятся: хлор, аммиак, пары ацетона, оксиды азота, озон и ряд других веществ.

Сенсибилизирующие вещества действуют как аллергены, т.е. приводят к возникновению аллергии у человека. Этим свойством обладают формальдегид, различные нитросоединения, никотинамид, гексахлоран и др.

Сенсибилизация – повышение реактивной чувствительности клеток и тканей человеческого организма.

Аллергия – необычные, ненормальные, реакции организма, например появление сыпи.

 Воздействие канцерогенных веществ на организм человека приводит к возникновению и развитию злокачественных опухолей (раковых заболеваний). Канцерогенными являются оксиды хрома, 3,4-бензпирен, бериллий и его соединения, асбест и др.

Мутагенные вещества при воздействии на организм вызывают изменение наследственной информации. Это радиоактивные вещества, марганец, свинец и т.д.Среди веществ, влияющих на репродуктивную функцию человеческого организма, следует в первую очередь назвать ртуть, свинец, стирол, марганец, ряд радиоактивных веществ и др.

Пыль, попадая в организм человека, оказывает фиброгенное воздействие, заключающееся в раздражении слизистых оболочек дыхательных путей. Оседая в легких, пыль задерживается в них. При длительном вдыхании пыли возникают профессиональные заболевания легких – пневмокониозы. При вдыхании пыли, содержащей свободный диоксид кремния (SiO2), развивается наиболее известная форма пневмокониоза – силикоз. Если диоксид кремния находится в связанном с другими соединениями состоянии, возникает профессиональное заболевание – силикатоз. Среди силикатозов наиболее распространены асбестоз, цементоз, талькоз.

Для воздуха рабочей зоны производственных помещений в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 устанавливают предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ. ПДК выражаются в миллиграммах (мг) вредного вещества, приходящегося на 1 кубический метр воздуха, т. е. мг/м3.

В соответствии с указанным выше ГОСТом установлены ПДК для более чем 1300 вредных веществ. Еще приблизительно для 500 вредных веществ установлены ориентировочно безопасные уровни воздействия (ОБУВ).

По ГОСТ 12.1.005-88 все вредные вещества по степени воздействия на организм человека подразделяются на следующие классы: 1 – чрезвычайно опасные, 2 – высокоопасные, 3 – умеренно опасные, 4 – малоопасные. Опасность устанавливается в зависимости от величины ПДК, средней смертельной дозы и зоны острого или хронического действия.

Если в воздухе содержится вредное вещество, то его концентрация не должна превышать величины ПДК.

При одновременном присутствии в воздушной среде нескольких вредных веществ, обладающих однонаправленным действием, должно соблюдаться условие:

        (53)

где       С1, С2, С3,…,Сn фактические концентрации вредных веществе воздухе рабочей зоны, мг/м3;

            ,…,  предельно допустимые концентрации этих веществ в воздухе рабочей зоны.

Примеры предельно допустимых концентраций различных веществ представлены на рисунки 13:

Рисунок 13


Заключение

Выпускная квалификационная работа выполнена в полном объеме в соответствии с техническим заданием. Выполнены расчеты: печатной платы, расчет надежности, расчет технологичности, описан принцип работы устройства и обоснован выбор элементной базы, выполнены чертежи схемы электрической принципиальной, печатной платы, сборочный чертеж, а также экономические расчеты подтверждающие эффективность и целесообразность разработки и внедрения данного изделия в производство. В разделе охрана труда рассмотрен вопрос негативного воздействия вредных веществ на человека и среду обитания.

Разработанный прибор может применяться во многих областях народного хозяйства, а так же в медицине

Таймер выполнен на доступной современной малогабаритной элементной базе, прост в изготовлении и налаживании, обладает высокой точностью, надежен, экономичен.


Список литературы

1 "Мастер Кит" - электронные наборы радиолюбителям – Электрон.дан. - Режим доступа: http://www.masterkit.ru

2 Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дросили, коммутационные устройства РЭА: справочник./ Мн: Беларусь. 1994.- 591с.

3 Чип и Дип – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www.chipdip.ru.

4 Нефедов А.В. Отечественные полупроводниковые приборы и их зарубежные аналоги. Справочник-3/ Нефедов А.В., В.И. Гордеева. -  М.: Радио и связь 1980.

5 Перельмак Б.Л. Отечественные микросхемы и зарубежные  аналоги./ Б.Л Перельмак, В.И Шевелев. – М.: «НТЦ Микротех», 1998. - 376с.

6Пирогова Е.В. Проектирование и технология производства печатных плат./ Е.В Пирогова. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. - 506с.

7 ОСТ4.091.114 -78 ( ОСТПП. Аппаратура радиоэлектронная бытовая. Показатели технологичности.).

8 Фрункин Г.Д. Расчет и конструирование радиоэлектронной аппаратуры/ Г.Д.Фрункин .: издана учебное пособие Москва, 1989. - 472с.

9 Павловский В.А. Проектирование технологических процессов изготовления РЭА./ В.А. Павловский. – М.: Радио и связь, 1989.- 525с

10 Загородников С.В. Экономика отрасли./ С.В Загородников – М.: ФОРУМ: ИНФА – М, 2008. – 320 с.

11 Физическая энциклопедия – Электрон.дан. - Режим доступа: http://dic.academic.ru.

12 Википедия – Электрон.дан. Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

51206. Построение синтаксического дерева 53.35 KB
  Включить в синтаксический анализатор из лабораторной работы №.3 построение синтаксического дерева. Использовать атрибутный метод Кнута, т.е. преобразовать КС–грамматику из лабораторной работы № 3 в атрибутную грамматику добавлением атрибутов и правил построения синтаксического дерева. Расширить программу синтаксического анализатора из лабораторной работы...
51207. Разработка контекстного анализатора 48.83 KB
  Для предложенного преподавателем варианта контекстного условия расширить атрибутную грамматику из лабораторной работы № 4 добавлением атрибутов, правил их вычисления, правил вычисления контекстных условий. Включить в программу синтаксического анализатора из лабораторной работы № 4 действия по вычислению атрибутов и проверки контекстных условий.
51210. Побудова багаточлена Лагранжа. Складання програми 41.21 KB
  Мета. Навчитися будувати багаточлен Лагранжа, скласти програму. Обладнання. Лист формату А4, ручка, ПК, програмне забезпечення С++. Хід роботи Правила ТБ Теоретичні відомості Індивідуальне завдання
51211. Сетевое планирование производственных процессов 156 KB
  Цель работы Изучение сетевого планирования процессов на основе построения и расчета сетевого графа. Постановка задачи Построить сетевой граф процесса, 10-15 работ. Провести расчет графа и анализ планируемого процесса. Разработать программу реализации.
51212. Анализ организационных структур АСУ 146.93 KB
  Постановка задачи Вычислить время пребывания заявки в сети изображенной на рисунке. Матрица вероятностей Р для этой сети имеет вид P = = m = Основные теоретические сведения 1. Стохастическая сеть состоит из конечного числа элементов i = 012n внешний источник среда откуда в сеть поступают заявки и куда они направляются из сети принимается за нулевой элемент i = 0. Для отображения связей между элементами стохастической сети применяется направленный граф передач вершины S0S1Sn которого соответствуют одноименным элементам а...