Материал: Аккумуляторные зарядные устройства

где К - коэффициент интеграции, К=2…3;эл - площадь элементов;- количество элементов.

В соответствии с расчетом выбираем размер печатной платы 90х65мм.

.2 Конструкторско-технологические расчеты печатной платы

Определяем номинальное значение диаметров монтажных отверстий d:

,    (4.1)

где dэ - максимальный диаметр вывода устанавливаемого ЭРЭ;

 - нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия; - разница между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода ЭРЭ, ее выбирают в пределах 0,1…0,4 мм.

Рассчитываем диаметр контактных площадок. Минимальный диаметр контактных площадок, мм, для ДПП, изготовленных комбинированным позитивным методом:

=D1min+1,5hф+0,03      (4.2)

где hф - толщина фольги; min - минимальный эффективный диаметр площадки.

где bм - расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки, принимаем 0,2;

и - допуски на расположение отверстий и контактных площадок, принимаем 0,2 и 0,15 соответственно; - максимальный диаметр просверленного отверстия, мм:

Расстояние от края платы до проводника выбираем равным толщине печатной платы, т.е. 2,5 мм.

Расчет расстояния от края неметаллизированного отверстия до печатного проводника производим по формуле 5.5.

                           (4.3)

где q - ширина ореола, принимаем 0,8;

k - наименьшее расстояние от ореола до соседнего элемента или печатного проводника, принимаем 0,15мм;

TD - позиционный допуск расположения центров контактных площадок, принимаем 0,1мм;

Td - позиционный допуск расположения осей отверстий, принимаем 0,05мм;

∆tв.о.- верхнее предельное отклонение размеров элементов конструкции, принимаем 0,05мм;

После проведения расчетов получаем:

Расчет ширины печатных проводников выполняем по формуле 4.4

Расстояние от края платы до проводника выбираем равным толщине печатной платы, т.е. 2,5 мм.

Расчет расстояния от края неметаллизированного отверстия до печатнойго проводника производим по формуле 4.4

                           (4.4)

где q - ширина ореола, принимаем 0,8;

k - наименьшее расстояние от ореола до соседнего элемента или печатного проводника, принимаем 0,15мм;

TD - позиционный допуск расположения центров контактных площадок, принимаем 0,1мм;

Td - позиционный допуск расположения осей отверстий, принимаем 0,05мм;

∆tв.о.- верхнее предельное отклонение размеров элементов конструкции, принимаем 0,05мм;

После проведения расчетов получаем:

Расчет ширины печатных проводников выполняем по формуле 4.5

                                             (4.5)

где tminD - минимальная допустимая ширина проводника, принимаем 0,2мм;

∆tн.о.- нижнее предельное отклонение размеров элементов конструкции, принимаем 0,13.

Ширина печатных проводников равна:

мм

Расчет расстояния между элементами проводящего рисунка выполняем по формуле 5.8:

                                           (4.6)

где T1 - позиционный допуск расположения печатных проводников, не учитываем при расчете т.к. проводники в узких местах отсутствуют;

∆tв.о.- верхнее предельное отклонение размеров элементов конструкции, принимаем 0,13.

SminD - минимальное допустимое расстояние между соседними элементами, принимаем 0,2мм.

Таким образом получаем:

5. Технологический раздел

.1 Технологический процесс сборки и монтажа

Технологическим процессом сборки называют совокупность операций, в результате которых детали соединяются в сборочные единицы, блоки, стойки, системы и изделия. Совокупность операций, в результате которых осуществляются электрические соединения элементов, входящих в состав изделия в соответствии с электрической принципиальной схемой, называют электрическим монтажом.

Разработка технологического маршрута сборки и монтажа РЭА начинается с расчленения изделия или его части на сборочные элементы путем построения схем сборочного состава и технологических схем сборки.

Простейшим сборочно-монтажным элементом является деталь, которая согласно ГОСТ 2101-68 характеризуется отсутствием разъемных и неразъемных соединений. Сборочная единица является более сложным сборочно-монтажным элементом, состоящим из двух или более деталей, соединенных разъемным или неразъемным соединением. Характерным признаком сборочной единицы является возможность ее сборки отдельно от других сборочных единиц.

Построение схем сборочного состава позволяет установить последовательность сборки, взаимную связь между элементами и наглядно представить проект ТП.

Расчленение изделия на сборочные элементы проводят в соответствии со схемой сборочного состава. Она служит основой для разработки технологической схемы сборки, в которой формируется структура операций сборки, устанавливается их оптимальная последовательность, вносятся указания по особенностям выполнения операций.

Технологическая схема сборки является необходимым документом для разработки вариантов маршрутной технологии. Схема сборки разрабатывается на основании изучения сборочных чертежей узлов, блоков и приборов, кинематической и электрической схем изделий.

Технологическая схема сборки определяет:

порядок сборки изделия;

число сборочных и монтажных операций;

места выполнения неразъемных соединений и места контроля и регулировки изделий.

Наиболее широко применяются схемы сборки «веерного» типа и «с базовой деталью». Схема «веерного» типа показывает ступени сборки и из каких деталей они образуются. Такие схемы применяются для анализа изделий сложного типа. Достоинством такой схемы является ее простота и наглядность, однако она не отражает последовательности сборки во времени.

Схема сборки «с базовой деталью» указывает временную последовательность сборочного процесса. При такой сборке необходимо выделить базовый элемент, то есть базовую деталь или сборочную единицу. В качестве базовой обычно выбирают ту деталь, поверхности которой в последствии будут использованы при установке в готовое изделие. Направление движения деталей и сборочных единиц на схеме показывается стрелками, а прямая линия, соединяющая базовую деталь и изделие, называют главной осью сборки. С помощью вспомогательных осей показывают порядок и подачу деталей на сборку. Точка пересечения вспомогательной оси с основной считается операцией. Все это продолжается до получения готового изделия.

В случае, если схема получается громоздкой, то целесообразно составлять укрупненную схему, включающую лишь группы и детали, входящие непосредственно в изделие, и развернутые схемы для каждой из групп изделия.

Исходя из вышеизложенного, выбираем в качестве технологической схемы сборки схему «с базовой деталью».

Процесс сборки платы следующий:

промывка платы бескислотным флюсом для обеспечения снятия слоя окисла с контактных площадок;

установка навесных элементов. В первую очередь устанавливаются пассивные элементы, затем устанавливаются диоды, транзисторы, микросхема DA1, DA2, светодиодs;

установка кнопки, реле, разъема вручную;

пайка волной припоя;

установка резисторов и конденсаторов с планарными выводами на плату;

пайка на инфракрасной паяльной установке;

защита платы лаковым покрытием;

маркировка платы;

визуальный контроль паянных соединений;

отмывка платы;

проверка платы на испытательном стенде.

.2 Расчет технологичности

Коэффициент использования микросхем и микросборок в блоке Ки.МС:

Ки.МС=1-НМС/НЭРЭ                                      (5.1)

где НМС=2 шт. - общее количество микросхем и микросборок в изделии;

НЭРЭ=50 шт. - общее количество ЭРЭ.

Ки.МС=1-2/52=0,96

Коэффициент автоматизации и механизации монтажа Ка.м.:

Ка.м=На.м./Нм                                         (5.2)

где На.м=116 шт. - количество монтажных соединений, которые могут осуществляться механизированным или автоматизированным способом;

Нм=137 шт. - общее количество монтажных соединений.

Ка.м=116/137=0,85

Коэффициент автоматизации и механизации подготовки ЭРЭ к монтажу КМ.П.ЭРЭ:

КМ.П.ЭРЭ= НМ.П.ЭРЭ/ НЭРЭ                                 (5.3)

где НМ.П.ЭРЭ=52шт. - количество ЭРЭ, подготовка которых к монтажу осуществляется механизированным и автоматизированным способом.

КМ.П.ЭРЭ= 52/ 52=1

Коэффициент автоматизации и механизации операций контроля и настройки Км.к.н.:

Км.к.н.= Нм.к.н/Нк.н                                         (5.4)

где Нм.к.н=1 - количество операций контроля и настройки, которое можно осуществить механизированным или автоматизированным способом;

Нк.н=2 - общее количество операций контроля и настройки.

Км.к.н.= 1/2=0,5

Коэффициент повторяемости ЭРЭ Кпов.ЭРЭ:

Кпов.ЭРЭ=1- НТ.ЭРЭ/ НЭРЭ                                             (5.5)

где НТ.ЭРЭ=16 шт. - общее количество типоразмеров ЭРЭ в изделии.

Кпов.ЭРЭ=1- 16/52=0,69

Коэффициент применяемости ЭРЭ Кп.ЭРЭ:

Кп.ЭРЭ=1- НТ.ор.ЭРЭ/ НТ.ЭРЭ                               (5.6)

где НТ.ор.ЭРЭ= 0 шт. - количество типоразмеров оригинальных ЭРЭ в изделии.

Кп.ЭРЭ=1- 0/ 16=1

Коэффициент прогрессивности формообразования деталей Кф:

Кф=Дпр/Д                                       (5.7)

где Дпр=25шт. - количество деталей, полученных прогрессивными методами формообразования (штамповкой, прессованием, литьем под давлением и т.п.);

Д=25шт. - общее количество деталей в изделии

Кф=52/52=1

Основным показателем, используемым для оценки технологичности конструкции, является комплексный показатель технологичности конструкции изделия:

                                (5.8)

где φi - коэффициент, нормирующий весовую значимость показателя в зависимости от его порядкового номера i в ранжированной последовательности:

φi=i/2i-1                                           (5.9)

==0,86

Уровень технологичности конструкции изделия оценивается отношением полученного комплексного показателя к нормативному, которое должно удовлетворять условию К/Кн≥1

Нормативное значение показателя технологичности конструкции Кн=0,6. Полученный показатель удовлетворяет требованию технологичности.

6. Защита устройства от воздействия дестабилизирующих факторов

На работу устройства будут воздействовать следующие дестабилизирующие факторы:

кратковременная вибрация, которая может возникать при толчках монтажного стола, перемещении устройства;

воздействие перепадов напряжения;

воздействие активных сред в производственных помещениях, которые могут привести к коррозии токопроводящих слоев;

воздействие длительных вибраций при транспортировке устройства.

механические повреждения платы, которые могут возникнуть при нажатии кнопок.

Для защиты устройства от кратковременных вибраций плата изготовлена из демпфирирующего материала стеклотекстолита, закрепленного в четырех точках.

Для защиты от воздействия активных сред плата устройства покрыта лаком фторел, который препятствует доступу активных сред на паянные соединения и дорожки платы. Кроме того, для обеспечения надежного контакта разъемных соединений, выводы разъемов X1..X4, запаиваемых на плату имеют позолоченное покрытие, что снижает переходное сопротивление соединений и исключает воздействие на разъемные соединения активных сред.

Для обеспечения стабильной работы устройства при перепадах напряжения в схеме устройства предусмотрен интегральный стабилизатор на микросхемах DA2 емкостной и индуктивный фильтр на конденсаторах С1, C3, C4.

Защита от вибраций при транспортировке осуществляется путем упаковки устройства в пенопластовую упаковку.

Защита платы устройства от механических воздействий при нажатии кнопки плата изготавливается из толстого стеклотекстолита 2,5 мм.

7. Расчет надежности

При проведении ориентированных расчетов надежности необходимо считать, что анализируемое зарядное устройство структурно является последовательным, отказы элементов независимы и отказ одного элемента приводит к отказу всего устройства.

В этом случае математическая модель отказов будет иметь экспоненциальный вид.

Результаты расчета интенсивности отказов для каждой группы элементов разрабатываемого устройства приведены в таблице 7.1.

Таблица 7.1 - Перечень элементов и их интенсивности отказов