Материал: Разработка конструкции узла контроля

 нижнее предельное отклонение диаметра контактной площадки, мм;

 позиционный допуск расположения контактной площадки, мм;

 позиционный допуск расположения отверстия, мм.

Наименьший номинальный размер контактной площадки D, мм, отверстия с диаметром 0,8 мм вычисляют по формуле 6.1. Верхнее предельное отклонение диаметра отверстия берем из таблицы 6.1, гарантийный поясок контактной площадки из таблицы 6.2, верхнее и нижнее отклонения контактной площадки из таблицы 6.3, позиционные допуски из таблицы 6.4 и 6.5.

 мм.

Наименьший номинальный размер контактной площадки D, мм, отверстия с диаметром 1,0 мм вычисляют по формуле 7.1

 мм.

Наименьший номинальный размер контактной площадки D, мм, отверстия с диаметром 1,3 мм вычисляют по формуле 7.1

 мм.

Наименьший номинальный размер контактной площадки D, мм, отверстия с диаметром 1,5 мм вычисляют по формуле 7.1

 мм.

.2 Описание конструкции узла

Узел представляет собой средство контроля и выполнен в соответствии с принципиальной схемой.

Конструктивно узел контроля включает в себя:

Печатную плату ИВАМ.469535.082;

Коробка ИВАМ.745321.010;

Вилку РП15-32 ШВВ;

Жгут ИВАМ.685614.005.

Масса (без стандартных средств измерений) составляет 0,5 кг.

В качестве несущей конструкции узла выбрана коробка из листового проката. Соединение деталей корпуса выполнено путем сварки и с использованием крепежных деталей. Выбор материала корпуса определен габаритами и массой составляющих частей, условиями эксплуатации, а также требованиями прочности и жесткости конструкции. Для защиты от внешних воздействий корпус покрыт эмалью ПФ - 115 серо - голубая IV УХЛ2 ГОСТ 6465.

С внутренней стороны расположена Вилка РП15-32, и распаян жгут ИВАМ.685614.005.

ЭРЭ размещены на печатной плате ИВАМ.469535.082 путем навесного монтажа и на колодках жгута ИВАМ.685614.005 и впаяны припоем ПОС 61 ГОСТ 21930.

На передней панели коробки имеется маркировка наименования коробки и его заводской номер.

Внешний вид узла приведен на рисунках 6.1, 6.2.

Рисунок 6.1 -Узел контроля с лицевой стороны

Рисунок 6.2 - Узел контроля с тыльной стороны

7. Топология ПП

Топология печатной платы разрабатывается в соответствии с электрической принципиальной схемой.

Поскольку в данной выпускной квалификационной работе изготавливается двусторонняя печатная плата, то необходимо оговорить, что количество проводников, расположенных со стороны установки радиоэлементов по возможности необходимо уменьшать. То есть основной рисунок схемы должен быть с обратной стороны печатной платы.

Чертежи печатных плат выполнены на бумаге с координатной сеткой и шагом 1,25мм. Центры всех отверстий расположены строго в узлах координатной сетки. Допустимые отклонения ±100 мкм для третьего класса. Для обеспечения свободной установки ЭРЭ и протекания припоя на всю длину металлизированных отверстий диаметры отверстий были выбраны так, чтоб они были больше диаметров выводов примерно на 0,2 мм.

Монтажные и переходные металлизированные отверстия выполнены без зенковки, но для обеспечения надежного соединения металлизированного отверстия с печатным проводником вокруг него на наружных сторонах печатной платы со стороны фольги была сделана контактная площадка. Контактные площадки выполнены круглой формы.

Печатные проводники должны выполняться прямоугольной формы параллельно сторонам платы и координатной сетки или под углом 45° к ним. Ширина проводника одинакова по всей длине и равна 1,0 мм. Расстояние между неизолированными корпусами ЭРЭ, между корпусами и выводами, между выводами соседних ЭРЭ были выбраны с учетом допустимой разности потенциалов между ними и оно равно не менее 0,35 мм. Расстояние между корпусом ЭРЭ и краем печатной платы не менее 1 мм, между выводом и краем печатной платы не менее 2 мм, между проводником и краем печатной платы не менее 1 мм [10].

У ЭРЭ, устанавливаемых на печатную плату, выводы диаметром более 0,7 мм подгибание можно не делать. Выводы диаметром менее 0,7 мм следует подгибать и обрезать.

По перечисленным выше сведениям об элементах, на основе рассмотренных конструктивных требований и ограничений была разработана топология печатной платы, определены ее геометрические размеры и координаты крепежных отверстий, ЭРЭ оптимально размещены на плате.

Печатная плата с установленными ЭРЭ приведена на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1 - ПП с установленными ЭРЭ.

Печатная плата представлена в соответствии со следующими чертежами. Они являются основой для всех последующих КД:

ИВАМ.758726.120;

ИВАМ.758726.120 ВН;

ИВАМ.469535.082 СБ;

8. Расчет надежности

Расчет надежности заключается в определении показателей надежности блока по известным характеристикам надежности составляющих компонентов (ПП, паяные соединения, соединитель) и условиям эксплуатации.

Расчет всего блока представляет собой объемную задачу вследствие большого числа входящих в него компонентов. На отдельные ячейки, в том числе, на узел даются собственные требования по надежности. Совокупность этих требований дает общую надежность блока.

Исходные данные:  - заданная наработка на отказ.

Интенсивность отказа элементов , 1/час, с учетом условий эксплуатации РЭС вычисляют по формуле [6]

 (8.1)

Где  - номинальная интенсивность отказов;

 - поправочный коэффициент на условия эксплуатации

 - поправочный коэффициент в зависимости от температуры и коэффициента нагрузки.

Поправочный коэффициент на условия эксплуатации k вычисляют по формуле [6]

 (8.2)

Где  - поправочные коэффициенты в зависимости от воздействия механических факторов;

 - поправочный коэффициент в зависимости от воздействия влажности и температуры;

 - поправочный коэффициент в зависимости от давления воздуха.

Коэффициенты  =1 при лабораторном условии эксплуатации;

Для влажности 93% при температуре +25°С коэффициент  =2;

При нормальном давлении  =1.

Поправочный коэффициент на условия эксплуатации k вычисляют по формуле 8.2

,

Температура принята общей для всех элементов: Т = 48°С. Режим электрической нагрузки учитывается коэффициентом нагрузки.

Средние значения коэффициентов нагрузки  и поправочный коэффициент  при заданных  отдельных элементов приведены в таблице 8.1.

Таблица 8.1 - Средние значения коэффициентов нагрузки  и поправочного коэффициента  [11]

Значения  для используемых в узле элементов приведены в таблице 8.2.

Таблица 8.2 - Интенсивность отказов по типам элементов [6]

Интенсивность отказа конденсаторов вычисляют по формуле 8.1

,

Интенсивность отказа конденсаторов вычисляют по формуле 8.1

,

Интенсивность отказа резисторов вычисляют по формуле 8.1

,

,

Интенсивность отказа диодов вычисляют по формуле 8.1

,

Интенсивность отказа реле вычисляют по формуле 8.1

,

Интенсивность отказа дросселя вычисляют по формуле 8.1

,

Интенсивность отказа транзистора вычисляют по формуле 8.1

,

Интенсивность отказа стабилитронов вычисляют по формуле 8.1

,

Интенсивность отказа ПП вычисляют по формуле 8.1

,

Интенсивность отказа паяного соединения вычисляют по формуле 8.1

,

Интенсивность отказа системы , 1/час, вычисляют по формуле

 (8.3)

Где  - интенсивность отказа элементов с учетом условий эксплуатации РЭС.

Интенсивность отказа системы , 1/час, вычисляют по формуле 8.3

62,922

Среднее время наработки на отказ вычисляют по формуле

 (8.4)

Где  - интенсивность отказа системы, 1/час.

Среднее время наработки на отказ вычисляют по формуле 8.4

,

,

Таким образом, расчетное среднее время наработки на отказ  превышает заданное время наработки на отказ узла . Расчетная надежность узла удовлетворяет требованиям ТЗ.

9. Расчет затрат на изготовление конструкции узла

Себестоимость характеризует затраты на производство изделия. Себестоимость разрабатываемого узла С_СБ, руб., вычисляют по формуле [6]

+З_ст.вз, (9.1)

Где  - стоимость материалов используемых для разработки узла, руб;

 - стоимость стандартных изделий, используемых для разработки узла, руб.;

С_пи стоимость прочих изделий, используемых для разработки узла, руб.;

З_от затраты на оплату труда для изготовления узла, руб.;