Конструирование и технология изготовления генератора "воющего" шума

Федеральное агентство пообразованию РФ
Рязанский государственныйрадиотехнический университет
Кафедра ТРЭА
Пояснительная записка ккурсовому проекту
по дисциплине «Конструированиеузлов и проектирование технологических процессов»
на тему: Конструирование итехнология изготовления генератора «воющего» шума

Выполнил: ст.гр. 549
КулебякинаН.Ю.
Проверил:
Сускин В.В.
Рязань 2009
Федеральное агентство по образованию РФРязанский государственный радиотехнический университетКафедра ТРЭА
Задание
на курсовой проект по дисциплине
«Конструированиеузлов и проектирование технологических процессов»
студенту Кулебякиной Н.Ю. группы 549
1. Темапроекта: Конструирование и технология изготовления генератора «воющего» шума.
2. Срок сдачизаконченного проекта: 15 ноября 2009 г.
3. Исходныеданные.
3.1. Схемаэлектрическая принципиальная генератора «воющего» шума.
3.2. Условияэксплуатации
Устройстводолжно сохранять работоспособность при:
— температуреокружающей среды от плюс 1 до плюс 40°С;
-          атмосферномдавлении (84-107)кПа, (630-800) мм рт.ст.;
-          относительнойвлажности воздуха (45-80)%;
-          вибрационныхнагрузках, соответствующих лабораторным условиям
эксплуатации.
3.3. Классточности третий.
4. Требованияпо надежности устройства.
4.1. Средняянаработка на отказ не менее 5000ч.
5.Производство устройства.
Годовой объемвыпуска-100 000.
6. Выполнить
6.1. Расчетконструкции, надежности, теплового режима, вибропрочности устройства и егоэлементов.
6.2.Конструкцию устройства.
6.3.Маршрутную технологию изготовления печатного узла.
6.4. Комплектконструкторской документации.
Дата выдачи задания 10.09.2009
Срок выполнения работы 15.11.2009
Подпись руководителя СускинВ.В.
Подпись студента КулебякинаН.Ю.

СОДЕРЖАНИЕ
1 Введение
1.1 Краткое описание принципиальной схемы иназначения устройства
2 Конструирование устройства
2.1 Выбор элементной базы и технологииизготовления, сборки и монтажа
2.1.1 Выбор электрорадиоэлементов
2.1.2 Выбор технологии изготовления, сборки имонтажа
2.2 Конструирование печатного узла
2.2.1 Расчет конструкциипечатной платы
2.2.2 Создание библиотекикомпонентов
2.2.3 Формирование схемыэлектрической принципиальной
2.2.4 Компоновка печатного узла
2.3 Конструированиедеталей (корпуса)
3 Технология изготовлениясборки и монтажа
3.1 Анализ конструкции натехнологичность
3.2 Проектирование конструкции технологическойоснастки
3.2.1 Штамп
3.2.2 Прессформа
3.3 Разработка технологического процессаизготовления, сборки и монтажа
3.4 Инженерные расчеты
3.4.1 Расчет надежности
3.4.2 Расчет теплового режима
3.4.3 Расчёт механической прочности
Заключение
Библиографический список

1 ВВЕДЕНИЕ
 
В мире сейчассуществует огромное количество самых разных устройств, так называемого шумовоговоздействия. Данный генератор «воющего» шума находит свое применение в:
·  медицине, в качествекнопки вызова медицинского персонала;
·  быту, как переноснойзвонок, предупреждающий о появлении гостей на дачном участке;
·  в качестве игровогоустройства;
·  в каждом из видовэлектронных средств, где имеется система, устройство или элемент, выполняющиеодну и ту же функцию: обеспечение сигнала оповещения.
В настоящеевремя существует большое количество как отечественных, так и зарубежныханалогов данного устройства. В данном курсовом проекте разрабатываетсягенератор «воющего» шума, чьи преимущества состоят в следующем:
·  генератор прост вобращении, что делает его доступным для детей и людей пожилого возраста;
·  прибор имеет автономныйисточник питания и не зависит от сети;
·  легкое изменениепараметров звучания;
·  благодаря применениюзащелок, возможна быстрая сборка устройства и замена источника питания, не требующиедополнительных приспособлений;
·  удобен длятранспортировки.
С цельюповышения конкурентоспособности данного изделия возникает необходимость вповышении технологичности, снижении себестоимости, а так же уменьшении габаритныхразмеров.
Учитываясерийный тип производства, с точки зрения экономичности, основная частьэлементарной базы устройства следует представить в DIP-исполнении, что позволитиспользовать для регулировки и настройки прибора достаточно простоеоборудование и увеличить ремонтопригодность изделия.
Использованиесовременных комплектующих позволяет повысить надежность, снизить габариты имассу разрабатываемого устройства.
В данномкурсовом проекте выполняется следующее:
1.   Выбор элементной базы итехнологии изготовления, сборки и монтажа.
2.   Расчет конструкциипечатной платы и компоновки печатного узла.
3.        Расчётконструкции генератора на технологичность и разрабатывается технологическаясхема сборки печатного узла блока.
4.        Производятсярасчёты теплового режима конструкции, вибропрочности, надёжности.
5.        Проектированиеконструкции технологической оснастки.
Приводитсяразработанная конструкторская документация на изделие, чертежи печатных плат,электрической схемы, описание технологического процесса сборки печатного узла.
1.1 Краткое описание принципиальнойсхемы и назначения устройства
 
Разрабатываемоев данном проекте самовозбуждающееся устройство предназначено для генерациишумового воздействия, переключающегося с определенной частотой. При помощипеременных резисторов, выведенных на корпус, можно изменять параметры звучания.Включение осуществляется кнопкой PBS-10B.
Генератордолжен быть конструктивно законченным изделием, соответствующим следующимэксплуатационным требованиям:
-          температураокружающей среды от плюс 1 до плюс 40°С;
-          атмосферноедавление (84-107)кПа, (630-800) мм рт.ст.;
-          относительнаявлажность воздуха (45-80)%;
-          вибрационныенагрузки, соответствующие лабораторным условиям
эксплуатации.
Требования понадежности: средняя наработка на отказ не менее 5000 часов.
С целью снижениязатрат времени и средств на разработку устройства, технологическую подготовкупроизводства, изготовление, эксплуатацию и ремонт, генератор долженсоответствовать требованиям технологичности.

2 КОНСТРУИРОВАНИЕУСТРОЙСТВА
В настоящее время возрастает сложность РЭА, передконструкторами встают новые задачи. Именно от конструкции РЭА в значительнойстепени зависит качество и эффективность использования аппаратуры, еенадежность и функциональные возможности, стоимость производства и эксплуатации.
Конструирование – это процесс выбора и отраженияв технических документах структуры, размеров и формы, материалов и внутреннихсвязей проектируемого устройства. [11]
КонструированиеРЭА зависит от большого количества факторов, основными из которых являются: функциональноеназначение аппаратуры, объект установки, условия эксплуатации, эксплуатационныетребования, производственно-технологические требования, экономическиепоказатели.
2.1 Выбор элементной базыи технологии изготовления,
сборки и монтажа
 
2.1.1 Выборэлектрорадиоэлементов
При анализепринципиальной электрической схемы весь перечень элементов можно разбить на двегруппы:
1.Элементы,жестко регламентированные схемой (указаны их уникальные индексы). Такие как,транзисторы 2N2222,2N2646.
2. Элементы,регламентированные по основному параметру (указано соответствующее номинальноезначение этой величины). Предоставляется возможность самому подобрать типданного элемента.
Такимобразом, при выборе элементной базы будем придерживаться того, что:
1. Компонентыдолжны обладать указанными в схеме характеристиками;
2.Номенклатура используемых типов корпусов должна быть по возможности сужена дляповышения технологичности конструкции печатного узла.
Необходимо применять в первую очередь стандартныеи унифицированные элементы, а также другие изделия массового или серийногопроизводства. Стандартные элементы выбираются по данным официальных справочников.
Выбор ЭРЭ производится путем сопоставлениятехнических условий на них с условиями применения элементов в изделии. Привыборе элементов следует придерживаться предельных значений параметровокружающей среды. [17]
При предельных температурах не должны происходитьнеобратимые изменения параметров элементов, а также сами материалы ЭРЭ недолжны разрушаться. Выбор ЭРЭ зависит также от принятого вида монтажа. [30]
Кроме того, тенденция развития современногоприборостроения в России показывает, что как в новых разработках, так и всерийном производстве все шире используются электронные компоненты(электрорадиоизделия и детали аппаратуры) зарубежных производителей.Объективными причинами такого явления послужили резкое сокращение объемоввыпуска отечественных ЭРЭ, практическая остановка большинства ихпроизводителей, а также отсутствие в последние годы новых разработок элементнойбазы. Все это на фоне бурного прогресса мировой электронной индустрии привело котставанию отечественных ЭРЭ от зарубежных на 10-15 лет как по техническомууровню, так и по технико-экономическим показателям. В результате ряд группсовременных электрорадиоизделий отечественной промышленностью практически невыпускаются, а те ЭРЭ, что выпускаются, порой значительно дороже зарубежныханалогов. Так, например, зарубежные конденсаторы с оксидным диэлектрикомпримерно втрое дешевле отечественных аналогов при выигрыше в массогабаритныхпараметрах. [19]
Всевышеизложенное, а также фактическое разрешение с ноября 1997г. импортнойкомплектации отечественной аппаратуры специального назначения, дали серьезныйимпульс отечественным предприятиям на использование импортных ЭРЭ.
С учетом всего вышесказанного и руководствуясьсхемой электрической принципиальной выберем следующие ЭРЭ:
1. В качестве постоянных резисторов выберемрезисторы с корпусом С1-4 (R1, R2, R3, R4, R8, R9, R10).
/>
Рисунок 1. Постоянный резистор С1-4
Таблица 1. Характеристики резистора С1-4 [27]
Номинальная мощность, Вт
(при />) Диапазон номинальных сопротивлений Ряд промежуточных значений, допуск
Диаметр,
мм
Длина,
мм 0,5 (70)
10Ом…
10МОм
Е24, Е48
+2; +5; + 10 5,5 13
2. Переменный резистор СП3-19 (R5, R6, R7).
/>
Рисунок 2. Переменный резистор СП3-19

Таблица 2. Характеристики резистора СП3-24 [3]
Номинальная мощность, Вт
(при />) Диапазон номинальных сопротивлений Ряд промежуточных значений, допуск Функциональная характеристика
Ширина,
мм
Длина,
мм
Высота,
мм 0,25 (40)
680 Ом…
1 МОм
Е6
+20; + 30 А 14,5 56 18
3.Конденсатор с органическим диэлектриком К73-11 (С2).
/>
Рисунок 3. КонденсаторК73-11
Таблица 3. Характеристикиконденсатора К73-11 [5]Номинальное напряжение, В Диапазон номинальных емкостей, мкФ Ряд промежуточных емкостей, допуск
Ширина,
мм
Длина,
мм
Высота,
мм 400 0,022…1
Е6
+5; +10; + 20 7…15 13…30 18
4. Полярныйконденсатор К50-15 (С1).
/>
Рисунок 4. Полярныйконденсатор К50-15
Таблица 4. Характеристикиполярного конденсатора К50-15 [7]Номинальное напряжение, В Диапазон номинальных емкостей, мкФ
Диаметр,
мм
Длина,
мм
Диаметр вывода,
мм 250 2,2 9,7 35 0,9
5. Импортныйбиполярный транзистор 2N2222 (VT3).
Отечественныйаналог – КТ3117А.
/>
Рисунок 5. Транзистор 2N2222
Таблица 5. Характеристикибиполярного транзистора 2N2222 [22]Материал Проводимость
Uкэmax,
В
Iкэmax,
A
Pк,
Вт
Fгр,
МГц
Масса,
гр Кремний n-p-n 75 0,8 0,5 250 0,5
6. Импортныйполевой транзистор 2N2646 (VT1, VT2).
/>
Рисунок 6. Транзистор 2N2646

Таблица 6. Характеристикиполевого транзистора 2N2646 [8]Материал Проводимость
Uкэmax,
В
Iкэmax,
A
Pк,
Вт
Fгр,
МГц
Масса,
гр Кремний n-p-n 75 0,5 0,5 50 0,5
Моделькорпуса аналогична корпусу транзистора 2N2646.
7.Звукоизлучатель.
Выберем длянашей схемы модель ЗП-2.
/>
Рисунок 7.Звукоизлучатель [1]
8.Выключатель.
Выберемкнопочный выключатель PBS-10B.
/>
/>
Рисунок 8. Выключатель[6]
2.1.2 Выбор технологииизготовления, сборки и монтажаУвеличение плотности печатного монтажа,тенденция к автоматизации технологических процессов изготовления печатных плат,необходимость уменьшения трудоемкости и повышения процента выхода годныхизделий существенно обострили вопрос технологичности и серийнопригодностипечатных плат. При реализации схемотехнических решений минимально необходимыеразмеры элементов печатного монтажа и их взаимное расположение определяются врезультате расчета электрической схемы.
Приразработке функционального узла с печатным монтажом должны учитывать следующиетребования:
-          Максимальныеразмеры ПП имеют много ограничений. Это и габариты фотошаблонов, и возможностисверлильных станков;
-          методизготовления печатных плат определяет основные конструкционные,технико-экономические и эксплуатационные характеристики функционального узла, атакже выбор материала основания и количество металлизированных слоев печатныхплат;
-          разработкаи изготовление печатных плат с высокой плотностью монтажа связана с большими конструктивнымии технологическими трудностями.
Габаритыпечатной платы определяются количеством ЭРЭ, установленных на ней, и ихустановочными размерами. [17]
Приразработке конструкции печатной платы необходимо учитывать следующие требования:
-          печатныеплаты следует выполнять по возможности прямоугольной формы;
-          основнойшаг координатной сетки 2.5 мм, дополнительные 1.25 и 0.625 мм.
В целях для лучшего теплоотвода применим конструкцию одностороннейпечатной платы с металлизацией отверстий. В сторону выбора одностороннейпечатной платы говорит и то, что максимальную площадь занимают переменныерезисторы, динамик и выключатель, которые должны выводиться на корпусустройства, т. е. располагаться на одной стороне ПП. Односторонние ППобеспечивают самую высокую точность выполнения проводящего рисунка и совмещенияего с отверстиями и при этом являются наиболее дешевым классом печатных плат. Для повышения прочностикрепления элементов выберем одностороннюю ПП с металлизацией отверстий.
Метод изготовления печатной платы выбран наосновании ОСТ 4.ГО054.043 и ОСТ 4.ГО054.058. Односторонние печатные платыизготавливаются комбинированным позитивным методом, основанным на примененииодностороннего фольгированного диэлектрика. Этот метод сочетает в себесубтрактивный и аддитивный методы, т.е. основан как на операции нанесенияпроводящего слоя, так и на операции травления излишней металлизации.Металлизацию отверстий проводят электрохимическим методом, а проводящий рисуноксхемы получают травлением меди с пробельных мест.
Печатные платы третьего класса — наиболее распространенные, поскольку, с однойстороны, обеспечивают достаточно высокую плотность трассировки и монтажа, а сдругой — для их производства достаточно рядового, хотя и специализированного,оборудования.
В качествевида пайки выберем пайку двойной волной припоя. Данный метод применяется дляпайки дип-элементов и чип-корпусов, изготовленных по толстопленочнойтехнологии.
/>
Рисунок 9. Схема пайкидвойной волной припоя
Первая волнаобладает узкой направленностью с высоким зивихрением, высокой скоростью струи исопла, исключает появление газовых полостей. Вторая волна устраняет перемычкиприпоя, созданные первичной волной.
2.2 Конструированиепечатного узла
 
При конструктивной компоновке изделия необходимопридерживаться следующих рекомендаций:
1.        Элементысхемы должны располагаться таким образом, чтобы электрические связи между нимибыли наиболее короткими;
2.        Дляисключения наводок цепей переменного напряжения на цепи выпрямленногонапряжения эти цепи следует прокладывать в отдельных жгутах. Жгуты должны бытьразнесены друг от друга. С этой целью трансформатор и дроссель следуетрасполагать так, чтобы оси их катушек были взаимно перпендикулярны. Трансформаторыи дроссели должны быть по возможности удалены от усилительных элементов;
3.        Тяжёлыеэлементы должны быть установлены ближе к точкам крепления шасси;
4.        Элементысхемы должны располагаться так, чтобы полупроводниковые приборы, а такжеконденсаторы не подогревались другими элементами, выделяющими тепло;
5.        Всеэлементы должны быть установлены так, чтобы была обеспечена возможность ихзамены без демонтажа других деталей. [24]
 
2.2.1 Расчет конструкции печатной платы
Выберем в качестве материала печатной платы фольгированныйстеклотекстолит FR-4 со следующими характеристиками:
-толщина материала 1 мм;
-толщина фольги 0,035мм.
Согласно классу точности 3 (ГОСТ 23751-86), отношение номинальногозначения диаметра наименьшего из металлизированных отверстий к толщине печатнойплаты равно 0,33:
/>
По ГОСТ 10317-79 минимальный допустимый диаметр металлизированногоотверстия равен 0,4мм.
Применение металлизированных КП обосновано тем, что их можноиспользовать в качестве переходных отверстий.
При расчете диаметра металлизированного отверстия следуетпредусматривать гарантированный зазор (не менее 0,1 мм) для заполнения металлизированного отверстия расплавленным припоем.
d = ds + |∆| + 0,1 (2.1)
d — диаметр отверстия;
ds- диаметр или диагональ вывода;
|∆| — модуль (абсолютное значение) нижнего значения допускана отверстие. Согласно ГОСТ 23751-86, для отверстий с металлизацией иоплавлением диаметром до 1,0 мм включительно, величина |∆| принимаетсяравной 0,13мм; для отверстий большего диаметра |∆| брать равным 0,15мм.
Наименьший номинальныйдиаметр D контактнойплощадки (согласно ГОСТ 23751-86) рассчитывают по формуле:
D=(d+∆dв.о)+2b+∆tв.о+2∆dтр+(Td2+TD2+∆tп.о2) (2.2)
Где:
d – диаметр отверстия;
b — гарантийный поясок (b=0.1)
∆dв.о— верхнее предельноеотклонение диаметра отверстия ( при d≤1мм ∆dв.о =0; при d>1мм ∆dв.о =0,05мм);
∆tв.о — верхнее предельноеотклонение диаметра контактной площадки ( с мегалитическим покрытием ∆tв.о =0,1);
∆dтр — значениеподтравливания диэлектрика в отверстии (для ДПП ∆dтр=0);
∆tп.о— нижнее предельноеотклонение диаметра контактной площадки ( с мегалитическим покрытием
∆tв.о =-0,1);
Td— Значение позиционногодопуска расположения осей отверстий (При размер печатной платы по большейстороне, до 180мм включительно Td=0,03);
TD— Значение позиционногодопуска расположения центров контактных площадок (При размер печатной платы побольшей стороне, до 180мм включительно TD=0,15);
Таким образомдля отверстий диаметром меньше 1мм включительно имеем:
D=(d+0)+2•0.1+0.1+2•0 +(0.032+0.152+0.12)=d+0.333                (2.3)
Дляотверстий, диаметром большим 0,1мм имеем:
D=(d+0,05)+2•0.1+0.1+2•0+(0.032+0.152+0.12)=d+0.383   (2.4)
Прииспользовании элементов с 2 осевыми выводами необходимо учитывать требованияГОСТ 10317-79– расстояние между выводами должно быть кратно 1,25 мм. Минимально возможное расстояние между выводами регламентирует ГОСТ 29137-91:
/>
Рисунок 10. Расстояниемежду выводами
ly = L + 2l0+ 2R + d (2.5)
Согласно ГОСТ29137-91 резисторы, конденсаторы и диоды в цилиндрических корпусах с двумяосевыми выводами разрешается устанавливать вертикально.
/> 
Рисунок 11. Вертикальноеразмещение элемента

При этом минимальноерасстояние между выводами определяется по формуле:
/> (2.6)
Таблица 7. Установочныеразмеры для вертикально размещенных элементовШифр позиции ИЭТ Диаметр корпуса D, мм
Установочный размер ly, мм 0401 До 3,0 включительно 2,5 0402 3,0..5,5 3,75 0403 5,5..8 5,0
Примем шагтрассировки для данного печатного узла равным 1,25 мм.
1.        РезисторС1-4 (R1,R2, R3, R4, R8, R9, R10).
ds=0.6
|∆|=0.13
d=0.6+0.13+0.1=0,83
Согласно ГОСТ10317-79, d=0,9мм
Используя формулу (2) получим D=0,9+0.333=1.233
Таким образом, D=1.3 мм.
Установим данный резистор вертикально:
Установочный размер /> возьмем из таблицы 1; для d=5,5 мм
/>=3,75 мм.
2.        РезисторСП3-24 (R5,R6, R7).
ds=1.3
|∆|=0.15
d=1.3+0.15+0.1=1.55
Согласно ГОСТ10317-79, d=1,6мм
Используя формулу (3) получим D=1,6+0.383=1.983
Таким образом D=2 мм
Выводы элемента не формуются.
3.        КонденсаторК73-11 (С2).
ds=0.8
|∆|=0.15
d=0.8+0.15+0.1=1,05
Согласно ГОСТ10317-79, d=1,1мм
Используя формулу (3) получим D=1,1+0.383=1.483
Таким образом D=1.5 мм
ly = L + 2l0+ 2R + d
ly =20+2•0,5+2•1+0,8=23,8
Учитывая требование, ГОСТ 10317-79 примем расстояние междувыводами (а соответственно и центрами отверстий КП) равным 25 мм.
4.        КонденсаторК50-15 (С1).
ds=0.9
|∆|=0.15
d=0.9+0.15+0.1=1,15
Согласно ГОСТ10317-79, d=1,2мм
Используя формулу (3) получим D=1,2+0.383=1.583
Таким образом D=1.6 мм
ly = L + 2l0+ 2R + d
ly =35+2•0,5+2•1+0,9=38,9
Учитывая требование, ГОСТ 10317-79 примем расстояние междувыводами (а соответственно и центрами отверстий КП) равным 40 мм.
5.        Транзисторы2N2222, 2N2646 .
ds=0.5
|∆|=0.13
d=0.5+0.13+0.1=0.73
Согласно ГОСТ10317-79, d=0,8мм
Используя формулу (2) получим D=0.8+0.333=1.133
Таким образом D=1.2 мм
Выводы элемента не формуются.
6. Звукоизлучатель ЗП-2.
ds=1.2
|∆|=0.15
d=1.2+0.15+0.1=1.45
Согласно ГОСТ10317-79, d=1,5мм
Используя формулу (3) получим D=1,5+0.383=1.883
Таким образом D=1,9 мм
Выводы элемента не формуются.
7. Выключатель PBS1-10B.
ds=0.9
|∆|=0.15
d=0.9+0.15+0.1=1,15
Согласно ГОСТ10317-79, d=1,2мм
Используя формулу (3) получим D=1,2+0.383=1.583
Таким образом D=1.6 мм
Выводы элемента не формуются.
Расчет ширины проводников и зазоров
Приближенный анализ электрической схемы позволяет отнести её кслаботочным и низковольтным цепям. Таким образом, ширина печатных проводников изазоров выбираются минимальными для данного класса точности, то есть 0,25мм.
Расчет площади платы
Рассчитаем площади, занимаемые элементами печатного узла:
/>
Суммарная площадь, занимаемая элементами печатного узла:
/>
Рассчитаем площадь платы, выбрав коэффициент использования 1,5:
/>
Согласно действующему ГОСТ 10317-79 при длине стороны печатнойплаты до 100мм размеры каждой стороны должны быть кратны 2,5мм. В целяхнаиболее рационального использования площади платы выполним её в видепрямоугольника. Ближайшее значение площади, удовлетворяющее требованиямстандарта, равно 5044 мм2. Это соответствует размерам платы 63 х 80мм2.
Очевидно, что изготовить печатный узел такого размера невозможно.Это объясняется тем, что площадь, занимаемая переходными отверстиями иконтактными площадками, не учитывается при расчете коэффициента использования.При малых размерах платы она будет составлять значительную долю площади всейплаты. Также для комфортной настройки громкости при помощи переменныхрезисторов расположим их на удобном расстоянии друг от друга.
Таким образом, мы вынуждены увеличить размеры печатной платы. Приэтом коэффициент использования будет меньше требуемого в задании.
Опытным путем был установлено, что минимальный размер платы, прикотором возможно создать данный печатный узел, равен 88 х 102 мм2. Ко-эффициентиспользования при этом равен:
/>
 
2.2.2 Создание библиотеки компонентов
При создании библиотеки компонентов печатного узла необходимо:
1.При помощиредактора Symbol Editor создать условное обозначение компонента согласно ГОСТ 2.728- 74,ГОСТ 2.730- 73. Установить атрибуты {RefDes}, {Type}, {Value} (для однозначной идентификации элемента напоследующей электрической схеме) и точку привязки, относительно которой будетвращаться изображение на схеме. Проверить правильность создания условного обозначения(командой Utils/Validate).
/>
Рисунок 12. Условное обозначение элемента С1-4 с атрибутами
2.При помощиредактора Pattern Editor создать посадочное место под компонент с учетом геометрическихразмеров корпуса и контактных площадок. Установить атрибуты {RefDes}, {Type}, {Value} (для однозначной идентификацииэлемента на последующей схеме компоновки печатного узла) и точку привязки. Принеобходимости указать точку нанесения клея. Проверить правильность созданияпосадочного места (командой Utils/Validate).
/>
Рисунок 13. Посадочное место под элемент С1-4 с атрибутами
3. Вменеджере библиотек Library Executive произвести соединение посадочного места сусловным обозначением путём задания соответствия между контактными площадкамипервого и контактами второго с указанием их типов. Проверить правильностьсоздания компонента (командой Utils/Validate).
/>
Рисунок 14. Таблица соответствия для элемента С1-4
Согласование символов остальных компонентов с их посадочнымиместами и создание дополнительной текстовой информации, то есть упаковкакомпонента в корпус, представлены на рисунках 15-21.
/>
Рисунок 15. КомпонентСР3-24
 
/>
Рисунок 16. КомпонентК73-11
/>
Рисунок 17. КомпонентК50-15
/>
Рисунок 18. Компонент 2N2222

/>
Рисунок 19. Компонент 2N2646
/>
Рисунок 20. КомпонентPBS1-10B
/>
Рисунок 21. Компонент ZP2
В результатепроделанной работы получается файл *.lib, содержащий всю необходимую информацию обэлементной базе печатного узла (рисунок 20).
/>
Рисунок 22. Библиотекакомпонентов

2.2.3 Формирование схемыэлектрической принципиальной
Формирование принципиальной электрической схемы производится вредакторе Schematic. Процесс создания схемы можно разделить на несколькоэтапов:
1.Настройка среды редактора:
-установка формата рабочей области А4;
-установка миллиметрового шага сетки, кратного 2,5 (согласноЕСКД);
-установка кириллического шрифта в качестве стандартного;
-установка ширины линий;
-создание шаблона штампа (согласно ЕСКД) в виде *.ttl-файла и его подключениек документу;
-подключение ранее созданной библиотеки компонентов;
2.Непосредственное создание схемы:
-размещение надписей, обозначений компонентов в рабочей областиграфического редактора и объединение выводов проводниками;
-редактирование положения элементов и надписей на схеме;
3.Проверка схемы средствами редактора (командой Utils/ERC..).
Результатом проделанной работы является *.sch-файл схемы электрическойпринципиальной, а также *.erc-файл протокола ошибок (см. Приложения). [9]
Текст протокола ошибок:
D:\Курсач\Shema.erc:
ERC Report Options:
Single Node Nets: On
No Node Nets: On
Electrical Rules: On
Unconnected Pins: On
Unconnected Wires: On
Bus/Net Rules: On
Component Rules: On
Net Connectivity Rules: On
Hierarchy Rules: On
ERC Errors:
SINGLE NODE NETS:
0 warning(s) detected.
0 error(s) detected.
NO NODE NETS:
0 warning(s) detected.
0 error(s) detected.
ELECTRICAL RULES:
Warning 1 — Net NET00000 has no input pins
Warning 2 — Net NET00000 has no output pins
Warning 3 — Net NET00001 has no input pins
Warning 4 — Net NET00001 has no output pins
Warning 5 — Net NET00005 has no input pins
Warning 6 — Net NET00005 has no output pins
Warning 7 — Net NET00003 has no input pins
Warning 8 — Net NET00003 has no output pins
Warning 9 — Net NET00013 has no input pins
Warning 10 — Net NET00013 has no output pins
Warning 11 — Net NET00004 has no input pins
Warning 12 — Net NET00004 has no output pins
Warning 13 — Net NET00007 has no input pins
Warning 14 — Net NET00007 has no output pins
Warning 15 — Net NET00008 has no input pins
Warning 16 — Net NET00008 has no output pins
Warning 17 — Net NET00009 has no input pins
Warning 18 — Net NET00009 has no output pins
Warning 19 — Net NET00010 has no input pins
Warning 20 — Net NET00010 has no output pins
Warning 21 — Net NET00006 has no input pins
Warning 22 — Net NET00006 has no output pins
Warning 23 — Net NET00018 has no input pins
Warning 24 — Net NET00018 has no output pins
Warning 25 — Net NET00019 has no input pins
Warning 26 — Net NET00019 has no output pins
26 warning(s) detected.
0 error(s) detected.
UNCONNECTED PINS:
0 warning(s) detected.
0 error(s) detected.
UNCONNECTED WIRES:
0 warning(s) detected.
0 error(s) detected.
BUS/NET RULES:
0 warning(s) detected.
0 error(s) detected.
COMPONENT RULES:
0 warning(s) detected.
0 error(s) detected.
NET CONNECTIVITY RULES:
0 warning(s) detected.
0 error(s) detected.
HIERARCHY RULES:
Hierarchy is simple.
Hierarchy is resolved.
0 warning(s) detected.
0 error(s) detected.
ERC Summary:
Single Node:
         Errors: 0
         Warnings: 0
         Ignored Errors: 0
No Node:
         Errors: 0
         Warnings: 0
         Ignored Errors: 0
Electrical:
         Errors: 0
         Warnings: 26
         Ignored Errors: 0
Unconnected Pin:
         Errors: 0
         Warnings: 0
         Ignored Errors: 0
Unconnected Wire:
         Errors: 0
         Warnings: 0
         Ignored Errors: 0
Bus/Net:
         Errors: 0
         Warnings: 0
         Ignored Errors: 0
Component:
         Errors: 0
         Warnings: 0
         Ignored Errors: 0
Net Connectivity:
         Errors: 0
         Warnings: 0
         Ignored Errors: 0
Hierarchy:
         Errors: 0
         Warnings: 0
         Ignored Errors: 0
Согласно протоколу, принципиальная электрическая схема выполненаправильно и мы в праве перейти к компоновке печатного узла.
2.2.4 Компоновка печатного узла
Перед непосредственной компоновкой создадим архивную библиотекукомпонентов (командой Library/Archive library..)и список соединений (командой Utils/Generate Netlist..) в редакторе Schematic. Таким образом, мыосвобождаем себя от необходимости ручного соединения компонентов в редакторе PCB.
Фрагмент списка соединений, касающийся непосредственно связивыводов компонентов:
(net«NET00000»
(node«R1» «1»)
(node«VT1» «1»)
)
(net«NET00001»
(node«R3» «2»)
(node«VT1» «2»)
)
(net«NET00005»
(node«R7» «2»)
(node«R8» «2»)
)
(net«NET00003»
(node«R5» «1»)
(node«R9» «1»)
)
(net«NET00013»
(node«VT3» «3»)
(node«VT2» «1»)
(node«R4» «1»)
)
(net«NET00004»
(node«R7» «1»)
(node«R7» «3»)
(node«C1» «1»)
(node«R9» «2»)
(node«VT1» «3»)
)
(net«NET00007»
(node«R10» «2»)
(node«R6» «1»)
)
(net«NET00008»
(node«R10» «1»)
(node«C2» «2»)
(node«VT2» «3»)
(node«R8» «1»)
)
(net«NET00009»
(node«R2» «2»)
(node«VT2» «2»)
)
(net«NET00010»
(node«U2» «1»)
(node«U1» «1»)
(node«R6» «2»)
(node«R6» «3»)
(node«R5» «2»)
(node«R5» «3»)
(node«R1» «2»)
(node«R2» «1»)
)
(net«NET00006»
(node«U2» «2»)
(node«VT3» «2»)
)
(net«NET00018»
(node«U1» «2»)
(node«A» «1»)
)
(net«NET00019»
(node«VT3» «1»)
(node«C2» «1»)
(node«C1» «2»)
(node«R3» «1»)
(node«R4» «2»)
(node«A» «2»)
Протокол ошибок создания архивной библиотеки:
ArchiveLibrary Log
Errors:
Totalerror messages: 0
Information:
Component2N2646 copied from library D:\КУРСАЧ\NATALIA.LIB to library D:\Курсач\A
rhiv.lib.
ComponentC1-4 copied from library D:\КУРСАЧ\NATALIA.LIB to library D:\Курсач\Ar
hiv.lib.
ComponentCP3-24 copied from library D:\КУРСАЧ\NATALIA.LIB to library D:\Курсач\A
rhiv.lib.
Component2N2222 copied from library D:\КУРСАЧ\NATALIA.LIB to library D:\Курсач\A
rhiv.lib.
ComponentK50-15 copied from library D:\КУРСАЧ\NATALIA.LIB to library D:\Курсач\A
rhiv.lib.
ComponentPBS1-10B copied from library D:\КУРСАЧ\NATALIA.LIB to library D:\Курсач\
Arhiv.lib.
ComponentZP2 copied from library D:\КУРСАЧ\NATALIA.LIB to library D:\Курсач\Arh
iv.lib.
ComponentK73-11 copied from library D:\КУРСАЧ\NATALIA.LIB to library D:\Курсач\A
rhiv.lib.
Totalinformational messages: 8
Графическийредактор P-CAD РСВпредназначен для разработки и конструирования узлов.Он позволяет задавать размеры ПП, ширину проводников и величину индивидуальныхзазоров для разных проводников, размеры контактных площадок и диаметрыпереходных отверстий, экранные слои. Редактор позволяет выполнять маркировкуэлементов, их размещение, упаковку схемы на плату, ручную и полуавтоматическуютрассировку проводников и формировать управляющие файлы для технологическогооборудования.
1.Настройка среды редактора (схожа с настройкой среды редактора Schematic, поэтому остановимся наразличиях):
-установка миллиметровых шагов сетки 2,5 (для последующегопостроения контуров платы) и 0,5 (для задания шага трассировки);
-подключение ранее созданной архивной библиотеки компонентов;
-подключение к документу списка соединений;
В результате в рабочей области появятся посадочные местакомпонентов, выводы которых соединены согласно принципиальной электрическойсхеме.
/>
Рисунок 23. Результатподключения архивной библиотеки и списка соединений
2.Непосредственное создание схемы:
-создание контура платы в слое Board;
-созданиемонтажных отверстий на плоскости платы (аналогично контактным площадкам, но сзаданием параметра Shape / Mounting Hole). Применим метод крепления платы в четырехточках, а диаметр монтажных отверстий зададим 1,2 мм, под винты с диаметром резьбы 1 мм.
3.Трассировка платы:
-задание правил трассировки (командой Options/Design Rules):
-минимальное расстояние между элементами шелкографии 0.0мм(команда Design\SilkscreenClearance);
— минимально допустимое расстояние между двумя отверстиями оставимпо умолчанию 13.0 mil (команда Design\HoleToHoleClearance);
-минимально допустимое расстояние между краями печатного рисункана верхней и нижней сторонах платы 0,25мм (команда Layer\Pad to Pad, Pad to Via, Pad to Line, Line to Via, Line to Line, Via to Via);
-ширина проводников платы равна минимально допустимой для классаточности 3, то есть 0,25мм (команда Line Options\Width);
-размеры переходных отверстий согласно п. 6 (команда Options\Via Style..);
-создание печатного рисунка платы:
Для автоматической трассировки используемавтотрассировщика Quick Route, который позволяет разводить несложныепечатные платы, содержащие небольшое количество компонентов. [9]
/>
Рисунок 24. Результаттрассировки
4. Проверка правильности трассировки печатной платы (командой Utils/DRC..).
Отчет о трассировке: P-CAD DesignRule Check Report
D:\Курсач\RПлата.drc:
DRC Report Options:
Net List Compare: Off
Clearance Violations: On
Text Violations: On
Net List Violations: On
Unrouted Nets: On
Unconnected Pins: On
Net Length Violations: On
Silk Violations: On
Copper Pour Violations: On
Plane Violations: On
Component Violations: On
Drill Violations: On
Test Point Violations: Off
DRC Errors:
NETLIST VIOLATIONS:
0 warning(s) detected.
0 error(s) detected.
CLEARANCE VIOLATIONS:
0 warning(s) detected.
0 error(s) detected.
UNROUTED NETS:
0 warning(s) detected.
0 error(s) detected.
UNCONNECTED PINS:
0 warning(s) detected.
0 error(s) detected.
Warning: Net length violation tests were not performedbecause
of missing MinNetLength, MaxNetLength, or MatchedLengthrules.
NETLIST LENGTH VIOLATIONS:
0 warning(s) detected.
0 error(s) detected.
WIDTH VIOLATIONS:
Warning: Width violation tests were not performed because
of missing Width rule.
0 warning(s) detected.
0 error(s) detected.
COPPER POUR VIOLATIONS:
0 warning(s) detected.
0 error(s) detected.
PLANE VIOLATIONS:
0 warning(s) detected.
0 error(s) detected.
COMPONENT VIOLATIONS:
0 warning(s) detected.
0 error(s) detected.
DRILL VIOLATIONS:
0 warning(s) detected.
0 error(s) detected.
DRC Summary:
Netlist:
         Errors: 0
         Warnings: 0
         Ignored Errors: 0
Clearance:
         Errors: 0
         Warnings: 0
         Ignored Errors: 0
Unrouted Nets:
         Errors: 0
         Warnings: 0
         Ignored Errors: 0
Unconnected Pins:
         Errors: 0
         Warnings: 0
         Ignored Errors: 0
Net Length:
         Errors: 0
         Warnings: 0
         Ignored Errors: 0
Silk Screen:
         Errors: 0
         Warnings: 0
         Ignored Errors: 0
Text:
         Errors: 0
         Warnings: 0
         Ignored Errors: 0
Width:
         Errors: 0
         Warnings: 0
         Ignored Errors: 0
Copper Pour:
         Errors: 0
         Warnings: 0
         Ignored Errors: 0
Plane:
         Errors: 0
         Warnings: 0
         Ignored Errors: 0
Component:
         Errors: 0
         Warnings: 0
         Ignored Errors: 0
Drilling:
         Errors: 0
         Warnings: 0
         Ignored Errors: 0
Согласно протоколу полученная конструкция печатного узласоответствует схеме электрической принципиальной и отвечает требованиям поклассу точности 3. Таким образом, проделанную работу по её проектированию можносчитать завершенной.
2.3 Конструирование деталей
(корпуса)
 
Для удобства применения генератора «воющего»шума, следует предусмотреть в конструкции его корпуса место для автономногоисточника питания. В качестве этого источника применим высоковольтную батарею HIGH VOLTAGE.
/>
Рисунок 25. Батареи HIGHVOLTAGE
Высоковольтные батареи HIGH VOLTAGE включают в себя целыйряд элементов питания марганцево-цинковой системы с щелочным электролитом. Всебатареи этой системы представляют собой набор элементов дисковой конструкции,собранных в металлический корпус. Такие батареи отличаются высоким напряжениемот 6 до 15 вольт. Применяются для фототехники, электронных игр, зажигалок,охранных устройств, электронных и медицинских приборов. [29]
Устанавливаем размеры корпуса генератора «воющегошума» 130 х 96 х 21.
Корпус устройства будет изготавливаться изпластмассы.
Пластмассы — материалы наоснове органических природных, синтетических или органических полимеров, изкоторых можно после нагрева и приложения давления формовать изделия сложнойконфигурации. Использование пластмассы в качестве материала для корпусаустройства, прежде всего, связано с рядом их достоинств.
Важнейшие из них:
1. Низкая себестоимостьизготавливаемых деталей;
2. Великолепныедиэлектрические свойства;
3. Пластмассы имеютдостаточную прочность;
4. Высокая технологичностьпереработки пластмасс;
5. Высокая химическаястойкость.
Дляизготовления корпуса генератора «воющего» шума применим винипласт.
Характерныесвойства: винипласт имеет высокую механическую прочность, стоек противвоздействия почти всех минеральных кислот, щелочей и растворов солей.Недостатки: склонность к ползучести, набухаемость в воде, низкая ударнаявязкость, малая теплостойкость, резкая зависимость свойств от температуры ибольшой коэффициент теплового расширения.
Областиприменения: из винипласта изготовляют трубы, детали арматуры, емкости дляхранения химикатов. В машиностроении винипласт используется в качествекорпусных материалов в сложных конструкциях, изготовляемых методом сварки.
Способыпереработки: экструзия, прокатывание, прессование, литьевое прессование,горячее формование полуфабрикатов давлением, литье под давлением, механическаяобработка, сварка.
Корпус устройства будет состоять из двух частей:платформы корпуса, на которой размещается печатная плата устройства и батареяпитания, и крышки корпуса.
Платформа корпуса и крышка крепятся между собойпосредством защелок.
Учитывая небольшое кол-во элементов, генераторцелесообразно выполнить на одной плате. Плата будет размещаться на платформе икрепиться защелками. Так как плата односторонняя, а нагрев элементовнезначителен, то разместим ее прямо на корпусе.
На платформе имеется и отсек для элементапитания, клеммы для батареи приклеиваются клеем ВК-9 в специальных «карманах»этого отсека. Клеммы являются покупным изделием.
Чертежи печатных плат и корпуса приведены на чертежах вграфическом материале.

3 ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ, СБОРКИ И МОНТАЖА
 
3.1 Анализ конструкции на технологичность
 Под технологичностью конструкций аппаратуры следует пониматьсовокупность свойств конструкции, проявляющихся в возможности оптимальныхзатрат труда, материалов и времени при технической подготовке производства,изготовления, эксплуатации и ремонта. [11]Условия изготовления или ремонта изделия определяютсяспециализацией и организацией производства, применяемыми технологическими процессамии годовой программой.
Оценка технологичности конструкции изделия можетбыть качественной и количественной.
Количественная оценка технологичности конструкциивыражается показателем, численное значение которого характеризует степеньудовлетворения требованиям технологичности конструкции. Количественная оценкарациональна только в зависимости от признаков, которые существенно влияют натехнологичность рассматриваемой конструкции.Целью такой оценки является обеспечение эффективнойотработки аппаратуры на технологичность при снижении затрат времени и средствна ее разработку, технологическую подготовку производства, изготовление,эксплуатацию и ремонт.Для оценки технологичности конструкций аппаратуры используютсяотносительные частные показатели Кiи комплексный показатель Кк, рассчитываемый посредневзвешенному значению относительных частных показателей с учетомкоэффициентов φі, характеризующих весовую значимость частныхпоказателей, т. е. степень их влияния на трудоемкость изготовления изделия.[21]Генератор «воющего» шума относится к электроннымустройствам. Для электронных устройств по ОСТ 4Г0 091.219 −76 применяютсячастные показатели технологичности, состав которых представлен в табл.8.
Таблица 8.Состав показателей технологичности дляэлектронных блоков и узлов Показатели технологичности Коэффициент значимости Коэффициент автоматизации и механизации монтажа j= 1 Коэффициент механизации подготовки ЭРЭ j= 0,75 Коэффициент повторяемости ЭРЭ j= 0,31 Коэффициент применяемости ЭРЭ j= 0,187 Коэффициент прогрессивности формообразования деталей j= 0,11
Оценку технологичности будем производить вследующей последовательности:
1.        Определимкоэффициент автоматизации и механизации монтажа изделия:
/>, (3.1)
где НАМ –количество монтажных соединений, которые могут осуществляться механизированнымили автоматизированным способом; НМ – общее количество монтажныхсоединений.
Так как всеЭРЭ стандартные, их монтаж можно осуществлять механизированным илиавтоматизированным способом.
/>.
2.        Определимкоэффициент механизации подготовки ЭРЭ к монтажу:
/>, (3.2)
где НМПЭРЭ– количество ЭРЭ, подготовка которых к монтажу может осуществлятьсямеханизированным или автоматизированным способом.
/>.
3.        Определимкоэффициент применяемости ЭРЭ:
/>, (3.3)
где НТОРЭРЭ=0 – число типов применяемых оригинальных ЭРЭ; НТ ЭРЭ=8 — число применяемых типовЭРЭ.
/>.
4.        Определимкоэффициент повторяемости ЭРЭ:
/>, (3.4)
где НТЭРЭ=8– число применяемых типов ЭРЭ.
/>.
5.        Коэффициентпрогрессивности формообразования деталей:
/>, (3.5)
где DПР – количество деталей,заготовки которых или сами детали получены прогрессивными методамиформообразования (штамповкой, прессованием, порошковой металлургией, литьём повыплавляемым моделям, под давлением и в кокиль, пайкой, сваркой, склеиванием,из профилированного материала); D – количество деталей, являющихся составными частями изделия.В данном случае такой деталью является плата, следовательно:
/>.
Основным показателем, используемым для оценкитехнологичности конструкции, является комплексный (интегральный) показатель,под которым понимается показатель технологичности конструкций, характеризующийнесколько ее признаков. Комплексный показатель определяется на основе базовыхпоказателей по формуле:
/> (3.6)
где /> - показатель, определяемыйпо таблице базовых показателей соответствующего класса блоков; /> - функция, нормирующаявесовую значимость показателя в зависимости от его порядкового номера в таблице.
Таким образом, получим следующее значениекомплексного показателя технологичности:
/>
Вывод: Согласно требованиям кнесущим конструкциям, коэффициент технологичности должен быть больше или равен0,8, следовательно, конструкция устройства технологична. В случае необходимостиповышения технологичности используется применение микросхем и микросборок,устройств механизированного или автоматизированного контроля и настройки.
 
3.2 Проектированиеконструкции технологической оснастки
Технологическаяоснастка – это комплекс приспособлений режущих и измерительных инструментов дляизготовления определенного изделия.
Организацияработ по обеспечению технологической оснасткой определяется стандартами ЕСТПП.[11]
Проектированиемоснастки занимается КБ отдела главного технолога. Изготовление –инструментальный цех. Внедрение оснастки – цеховые технологические бюро иналадчики.
Номенклатураи количество оснастки определяется технологом при разработке тех. процесса.
Порядокразработки:
Технологпроводит поиск необходимой оснастки среди существующих. При отрицательномрезультате поиска технолог разрабатывает ТЗ на изготовление оснастки, котороедолжно содержать руководящую и справочную информацию, необходимую дляпроектирования оснастки (указания по технике безопасности, модель оборудования,обозначения деталей и изделия, геометрия и вид режущего инструмента и т.д.).
Чертежиоснастки размножаются и передаются в отдел инструментального производства, гдеразрабатывается технология на оснастку и осуществляется ее изготовление. [17]
 

3.2.1 Штамп
При сборке имонтаже печатного узла требуется гибка выводов дип-элементов. Для этой целибудем использовать гибочный штамп. Холодная штамповка – одна самыхпрогрессивных технологий получения заготовок, а в ряде случаев и готовыхизделий машиностроения, приборостроения, радиоэлектронных и вычислительныхсредств. По данным приборостроительных и машиностроительных предприятий методамихолодной штамповки изготавливается до 75% заготовок и деталей.
Характернымичертами процессов холодной штамповки, обеспечивающими её широкоераспространение, являются:
— простотаэксплуатации оборудования;
— возможностьизготовления изделий из разнообразных материалов;
— высокаяпроизводительность труда;
— низкаяквалификация рабочих;
— малаясебестоимость изделий;
— возможностьмеханизации и автоматизации процессов.
Для данного устройства в производстве отсутствует штамп для гибкивыводов конденсатора К73-11 (С2). Диаметр выводов ds=0.8, радиус закруглениявыводов 1мм, а расстояние между выводами (а соответственно и центрами отверстийКП) равно 25 мм (смотреть пункт 2.2.1). [31]
Штампы,применяемые для гибки, отличаются большим разнообразием как в отношениивыполняемых ими операций, так и по конструктивному оформлению, определяемомухарактером производства. В массовом производстве применяют сложные штампы,обладающие высокой стойкостью и средствами автоматического контроля параметров.В серийном – используются более простые конструкции и, соответственно, болеедешевые в изготовлении. В мелкосерийном производстве находят применениенаиболее простые и дешевые штампы.
По способудействия различают штампы простые, последовательные и совмещенные.
По количествуопераций штампы могут быть одно- или многооперационными.
По способуподачи материала – с неподвижным или подвижным упором, с ловителями, с боковымишаговыми ножами и т.д. [32]
При гибкевыводов элементов размером D-∆, где D-номинальный
размердетали, ∆ — отклонение данного размера, исполнительные размеры определяютсяпо формулам:
для матрицы –DМ=(D-∆)+δм; (3.7)
для пуансона– DП=(D-∆-z)-/>п. (3.8)
Здесь: DМ и DП – сопрягаемые размерысоответственно матрицы и пуансона, мм;
ΔМ и δП – отклонения размеров,мм;
z – номинальный(наименьший), мм.
Определимисполнительные размеры для матрицы:
/>
/>
Определимисполнительные размеры для пуансона:
/>
Чертежи гибочного штампа приведены в приложении.
3.2.2 Прессформа
Корпусгенератора «воющего» шума изготовлен из термореактивной пластмассы –винипласта. В настоящее время известно значительно число способов формированияпластмассовых изделий, которые применяют в зависимости от их конструкций, типаи размеров, технически требований, предъявляемых к использованию изделий.Наиболее распространенными являются:
– прессование;
– литье поддавлением;
– формование.
Сущность всехэтих способов обработки заключается в том, что исходное сырье подвергаетсяобработке в специальных формах, которые называются пресс-формами, под давлениемпри соответствующем нагреве в процессе формирования формообразования или посленего. Построение типового технологического процесса зависит от конструкций иназначения детали. При выборе операций и переходов решаются следующий вопросы:
1. Подбор идозировка компонентов: полимер, стабилизатор, пластификатор, краситель,инициатор, парообразователь и др.;
2.Образование исходного материала (пластмассы): смешение; гранулирование;растворение и т.д.;
3.Изготовление изделия (переработка материала): прессование, литье под давлением,выдувание, напыление, окунание и т.д.;
4. Доработкаизделия: декоративная отделка, термообработка, механическая обработка и т.д.
Выберем дляизготовления нашего корпуса способ обработки в виде литья под давлением.
/>Литье под давлением
Применяетсядля изготовления сложных деталей из термопластических масс с большимколичеством арматуры и сложной конфигурации. Оно производится на специальныхмашинах, которые называются инжекционными.
/>
Рисунок 26. Литьепластмасс под давлением
В бункер (1)загружают гранулированную пластмассу, откуда через дозирующее устройство (2)гранулы в требуемом объеме для одного впрыска поступают в цилиндр (4) снагревательным устройством (5).
Температурапластмассы в цилиндре повышается от начальной на входе до заданнойтехнологическим режимом (185–280º С) на выходе. Пуансон (3) впрыскиваетрасплавленную пресс-массу в охлаждаемую водой пресс-форму (6) t=30–40ºC при давлении 20 МПа.
Из-за того,что температура пресс-формы ниже температуры впрыснутой в нее пресс-массыотливка быстро охлаждается, и затвердевает, уменьшаясь в объеме.
В полостипресс-формы образуется незанятый объем, поэтому для заполнения всего объема, атакже для сохранения впрыснутой пластмассы плунжером (3) поддерживаетсядавление с учетом времени, определяющим отвердение отливки в пресс-форме.
После такойвыдержки плунжер (3) отходит вправо и из загрузочного бункера (1) в цилиндр (4)поступает новая порция пресс-материала. Цикл повторяется.
Послетребуемой выдержки для охлаждения отлитой детали половинки формы раскрываются идеталь удаляется.
Весь циклобработки производится автоматически. Поэтому данный способ изготовленияпластмассовых изделий является одним из самых производительных. Удельноедавление при литье термопластов в зависимости от марки материала применяется впределах от 50 до 300 МН/м2. Изделие извлекается из формы послеохлаждения до 40–60º С.
Выдержкаизделия в форме не превышает 40–50 с.
Требуется двепрессформы – для корпуса и крышки корпуса. Контур прессформ по форме напоминаетконтур деталей.
Подбор литьевых машин осуществляется по усилиюсмыкания пресс-форм и по массе получаемых деталей. Наиболее распространенылитьевые машины немецкой фирмы DEMAG, где смыкание осуществляется усилием и кулачками.
Литьевые машины:
Д-125 предназначены для изготовления деталейвесом до 240 гр;
Д-400 – для изготовления деталей 1 кг 200 гр.
На литьевой машине с ЧПУ время заливкисоставляет 5 секунд, а охлаждения -15-20 секунд. [33]
Чертежипрессформ корпуса и крышки приведены в приложении.
3.3 Разработкатехнологического процесса изготовления, сборки и монтажа
 
Технологический процесс (ТП) изготовлениярадиоаппаратуры представляет собой сложный комплекс действий оборудования иисполнителей по преобразованию исходных материалов в готовое изделие.Построение технологического процесса предприятия и его оснащенностьопределяются количеством выпускаемых изделий. В зависимости от количествавыпускаемых изделий различают единичное, серийное и массовое производство.
При серийном производстве изготовление изделийведут чередующимися партиями. В зависимости от величины партии различаютмелкосерийное и крупносерийное производство. При мелкосерийном производствеиспользуют специальную оснастку и инструмент, подробно разрабатываюттехнологический процесс, операции закрепляют за определенными рабочими местами.При крупносерийном производстве рабочие места оснащают специальнымиприспособлениями и инструментами, используют рабочих более низкой квалификации,так как технологические операции упрощаются.
Процесс монтажа состоит из следующих частей:
а)        установкаи пайка элементов, монтируемых в отверстия;
б)        контроль.
Рассмотрим каждую из составляющихтехнологического процесса подробнее.
Пайкадвойной волной припоя.
Пайка волнойприпоя появилась 30 лет назад и в настоящее время достаточно хорошо освоена.Она применяется только для пайки компонентов в отверстиях плат (традиционнаятехнология), хотя некоторые изготовители утверждают, что с ее помощью можнопроизводить пайку поверхностно монтируемых компонентов с несложной конструкциейкорпусов, устанавливаемых на одной из сторон коммутационной платы.
Процесс пайкипрост. Платы, установленные на транспортере, подвергаются предварительномунагреву, исключающему тепловой удар на этапе пайки. Затем плата проходит надволной припоя. Сама волна, ее форма и динамические характеристики являютсянаиболее важными параметрами оборудования для пайки. С помощью сопла можноменять форму волны; в прежних конструкциях установок для пайки применялисьсимметричные волны. В настоящее время каждый производитель использует своюсобственную форму волны (в виде греческой буквы «омега», Z-образную,Т-образную и др.). Направление и скорость движения потока припоя, достигающегоплаты, также могут варьироваться, но они должны быть одинаковы по всей шириневолны. Угол наклона транспортера для плат тоже регулируется. Некоторыеустановки для пайки оборудуются дешунтирующим воздушным ножом, которыйобеспечивает уменьшение количества перемычек припоя. Нож располагается сразу жеза участком прохождения волны припоя и включается в работу, когда припойнаходится еще в расплавленном состоянии на коммутационной плате. Узкий потокнагретого воздуха, движущийся с высокой скоростью, уносит с собой излишкиприпоя, тем самым разрушая перемычки и способствуя удалению остатков припоя.
Когда впервыепоявились коммутационные платы, с обратной стороны которых компонентыустанавливались на поверхность, их пайка производилась волной припоя. При этомвозникло множество проблем, связанных как конструкцией плат, так и сособенностями процесса пайки, а именно: непропаи и отсутствие галтелей припояиз-за эффекта затенения выводов компонента другими компонентами, преграждающимидоступ волны припоя к соответствующим контактным площадкам, а также наличиеполостей с захваченными газообразными продуктами разложения флюса, мешающих дозировкеприпоя.
/>
Совершенствованиеконструкции платы оказалось недостаточным для достижения высокого уровня годныхпри традиционных способах изготовления изделий с простыми компонентами,монтируемыми на поверхность обратной стороны плат. Потребовалось изменитьтехнологический процесс пайки волной, внедрив вторую волну припоя. Первая волнаделается турбулентной и узкой, она исходит из сопла под большим давлением (рис.27).
Турбулентностьи высокое давление потока припоя исключает формирование полостей сгазообразными продуктами разложения флюса. Однако турбулентная волна все жеобразует перемычки припоя, которые разрушаются второй, более пологой ламинарнойволной с малой скоростью истечения. Вторая волна обладает очищающейспособностью и устраняет перемычки припоя, а также завершает формированиегалтелей. Для обеспечения эффективности пайки все параметры каждой волны должныбыть регулируемыми. Поэтому установки для пайки двойной волной должны иметьотдельные насосы, сопла, а также блоки управления для каждой волны. Установкидля пайки двойной волной рекомендуется приобретать вместе с дешунтирующимножом, служащим для разрушения перемычек из припоя.
Хорошоразнесенные, не загораживающие друг друга компоненты способствуют попаданиюприпоя на каждый требуемый участок платы, но при этом снижается плотностьмонтажа. [34]
Контроль.
Рабочее местона основе системы визуального контроля MANTIS отвечает всемтребованиям эргономики, уменьшает усталость работника в процессе работы,повышает его производительность за счет снижения напряжения зрения и уменьшенияутомляемости глаз.
Стереоизображениес высокой разрешающей способностью, большая глубина резкости, оптимальнаяцветопередача и хорошее регулируемое освещение обеспечивают более эффективноепроведение работ. Эффективность системы MANTIS сохраняется при работе вочках или с контактными линзами.
Пользователюдоступны пять объективов с различной степенью увеличения, два из которыхпостоянно находятся на турели и могут быть выбраны простым переключениемрычага. Для работы в условиях сильного загрязнения, например, при пайке,объективы могут быть оснащены прозрачными защитными фильтрами. Применениесменного патрона с влагопоглотителем препятствует запотеванию оптическойсистемы прибора.
Достоинства:
- максимальноеувеличение до 10 крат;
- стереоизображениес высокой разрешающей способностью;
- антибликовыйэкран;
- регулируемоеосвещение;
- низкаяутомляемость оператора.
Всевышеперечисленное позволяет добиться высокого качества изготовленияпроектируемого изделия.
Основнымидокументами при разработке технологических процессов являются технологическиекарты. В картах указывается структура технологического процесса и егосодержание, последовательность выполнения операций, применяемое оборудование,режимы обработки и тому подобное. Применяются технологические карты трех видов:маршрутные, технологического процесса и операционные.
Маршрутныекарты представляют собой технологический документ, содержащий описаниетехнологического процесса изготовления или ремонта изделия по всем операциямразличных видов в технологической последовательности с указанием данных обоборудовании, оснастки, материальных и трудовых нормативах, в соответствии сустановленными нормами. Эти карты определяют последовательность прохожденияобрабатываемого изделия по цехам. Они применяются в единичном и мелкосерийномпроизводстве в тех случаях, когда не требуется точной деталировкитехнологического процесса и обрабатываемое изделие твердо не закреплено заоперациями на длительное время.
Маршрутныекарты содержат сведения о материале и маршрутах заготовки, цехах и мастерских,в которых производится обработка, а так же перечень операций, оборудования,технологической оснастки, профессий и разряды рабочих, а так же нормированныесведения.
Маршрутныекарты технологического процесса сборки печатной платы приведены в приложении.Технологический процесс разработан в соответствии с ОСТ 4ГО.019.432 [22]
3.4 Инженерные расчеты
 
3.4.1 Расчет надежности
Надежность –свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационныепоказатели в заданных пределах в течении требуемого промежутка времени.
Всеустройства с точки зрения надежности делят на восстанавливаемые иневосстанавливаемые. Восстанавливаемым считается устройство, работа которогопосле отказа может быть восстановлена в результате проведения необходимых восстановительныхработ. Устройство, работа которого после отказа полностью невозможна илинецелесообразна, называется невосстанавливаемым. Разрабатываемое устройствоявляется восстанавливаемым.
В техническихусловиях на аппаратуру устанавливают допустимые пределы изменения основныхпараметров. Если происходит нарушение нормальной работы, при котором наступаетполное нарушение (прекращение) работоспособности системы (элемента), илипараметры выходят за пределы установленных допусков, то такое состояние называютотказом. Различают отказы внезапные и постепенные. Внезапные отказы возникают врезультате скачкообразного изменения параметров устройств (например, пробойдиэлектрика, сгорание резистора). Постепенные отказы возникают вследствие медленногоизменения параметров устройств за счет действия различных дестабилизирующихфакторов. Деление отказов на внезапные и постепенные условно. Эти понятияотражают только скорость изменения параметров во времени.
Надежность –это мера способности аппаратуры работать безотказно. Количественно надежностьустройств выражается показателями надежности. Расчет надежности заключается вопределении показателей надежности изделия по известным характеристикамнадежности составляющих компонентов. Важным показателем надежности являетсявероятность безотказной работы аппаратуры в течении заданного периода времени.
Результаты расчетов надежности позволяют решатьразличные задачи конструирования РЭА:-          выбирать изразличных вариантов системы лучшую по надежности;-          принять или отклонитьконструкцию до ее практического выполнения, не расходуя средств на ееизготовление и испытания;-          определить пути повышениянадежности создаваемой конструкции .
Надежность РЭА можно повысить в процессе конструированияследующими методами:
-          применениемнаиболее надежных и перспективных элементов со сроком службы и техническимресурсом не менее заданных в техническом задании на аппаратуру;
-          снижениемуровня электрической нагрузки элементов;
-          снижениемрабочей температуры в изделии;
-          защитойэлементов и всей конструкции от воздействий окружающей среды;
-          повышениемстабильности параметров элементов относительно воздействий окружающих условий;
-          введениемпредохранителей и защитных устройств;
-          упрощениемсхем и конструкций;
-          заменойдискретных элементов интегральными схемами;
-          резервированием.
При расчетенадежности генератора «воющего» шума приняты следующие допущения:
-          интенсивностиотказов всех элементов постоянны;
-          отказыэлементов изделия являются событиями случайными и независимыми друг от друга;
-          всеэлементы и узлы с точки зрения надежности соединены последовательно, т.е. отказкаждого элемента является отказом изделия в целом;
-          прирасчете надежности учитывались только внезапные отказы ЭРЭ, паек и узлов (приопределении интенсивности отказов при хранении учтены и постепенные отказы). [25]
Таблица 9.Значения интенсивностейотказов[4]Наименование и тип ЭРЭ
Количество ЭРЭ, Ni Интенсивность отказов
/>*10-6,1/ч
/>Ni* 10-6, 1/ч Резистор постоянный С1-4 7 0,03 0,21
Резистор переменный
СП3-19 3 0,033 0,099 Конденсатор К73-11 1 0,15 0,15
Конденсатор полярный
К50-15 1 0,15 0,15 Транзистор 2N2222 1 0,0015 0,0015 Транзистор 2N2646 2 0,0015 0,003 Звукоизлучатель ЗП-2 1 0,7 0,7 Выключатель 1 0,6 0,6 Плата печатная 1 0,7 0,7 Пайка 40 0,01 0,4 Всего: 58 3,01
Общая интенсивность отказов устройства с учетомусловий эксплуатации найдём по формуле:
/>, (3.9)
где /> и /> — поправочные коэффициенты взависимости от воздействия механических факторов;
/> — поправочный коэффициент взависимости от воздействия влажности и температуры;
/> — поправочный коэффициент взависимости от давления воздуха;
/> - поправочный коэффициент взависимости от температуры поверхности элемента и коэффициента нагрузки.
Для лабораторных условий: />, />, />, />,/>= 1,0.
/>
Среднее время наработки на отказ Tср, вычисляется по формуле:
/> (3.10)
/>
Полученноевремя превышает заданную наработку на отказ (10 000 ч).
Вероятностьбезотказной работы устройства за время t по формуле:
P(t)=еxp(-λизд*t)=exp(-t/Tср).  (3.11)
Вероятностьбезотказной работы для времени, t=5000ч.:
P(t) = 0,9995
Полученные результаты говорят о высокойнадежности сконструированного преобразователя.
График зависимости вероятности безотказной работыот времени представлен на рисунке 28.
/>
/>
Рисунок 28.Зависимостьвероятности безотказной работы от времени эксплуатации
Вывод: Полученное среднее время наработки до отказа превышаетуказанное в техническом задании, следовательно, требования по надежностивыполняются.
 
3.4.2 Расчет тепловогорежима
Практическивсе радиоэлементы схемы излучают тепловую энергию. Резисторы рассеивают тепло,выделяющееся в их резистивном слое. Транзисторы рассеивают тепло, выделяющеесяв их коллекторном переходе. Конденсаторы нагреваются из-за потерь вдиэлектрике. В какой-то степени нагреваются даже соединительные провода ипроводники на печатной плате.Нормальное функционирование РЭА возможно лишь при условииподдержания температур ее элементов в определенных пределах. Изменениетеплового режима оказывает влияние на характеристики элементов и может привестик возникновению физико-химических процессов, выводящих элемент из строя. При этомдестабилизирующими тепловыми воздействиями являются рассеиваемые при работе элементовмощности, изменения температуры внешней среды и тепловые потоки от окружающихприбор объектов. Поэтому на этапе конструкторского проектирования РЭА привыборе вариантов конструкции и компоновки наряду с задачами обеспечениямонтажно-коммутационных требований, помехоустойчивости, технологичности,вибропрочности необходимо решать задачи обеспечения нормального тепловогорежима.Применение новой элементной базы, позволяющей уменьшитьмассу и объем устройств, во многих случаях увеличивает удельные рассеиваемыемощности, что заставляет искать новые пути решения задач обеспечения тепловогорежима. Часто требования к тепловому режиму приводят к необходимостииспользования систем охлаждения и термостатирования, конструкции которых вомногом определяют конструкцию самой аппаратуры, причем массогабаритныепоказатели и энергопотребление системы охлаждения могут быть соизмеримы или превышатьсоответствующие характеристики функциональных устройств.Из выше сказанного вытекает, что проблемы комплексной микроминиатюризации,унификации конструкций, повышения надежности и автоматизации конструкторскогопроектирования РЭА неразрывно связаны с разработкой эффективных системохлаждения и методов проектирования конструкций, обеспечивающих нормальныйтепловой режим.
При конструировании устройств процессы теплообмена должнырассматриваться на всех уровнях компоновки — от функциональных узлов домногоблочных конструкций и отсеков. Выбор систем охлаждения каждого уровнядолжен проводиться с учетом возможности отвода теплоты и наличия фоновыхперегревов на более высоком конструктивном уровне. Поэтому, если это возможно,тепловое проектирование следует начинать с верхних уровней и при переходе наболее низкий иметь для рассматриваемого модуля достоверную информацию отепловых воздействиях со стороны других модулей .
Расчёттеплового режима необходим, т.к. он позволяет определить надёжностьфункционирования наиболее критичных к температуре радиоэлементов, позволяетпроконтролировать их тепловой режим и не допустить их перегрева.
Определениемощности, выделяющейся радиоэлементами внутри аппарата, является сложнойзадачей, так как тепловыделение отдельного элемента зависит от большогоколичества факторов. Так, для цифровых микросхем потребляемая ими мощностьсильно зависит от частоты работы. Для аналоговых микросхем рассеиваемаямощность определяется параметрами входных и выходных сигналов (током инапряжением). Для диодов и транзисторов, работающих в импульсном режиме,тепловыделение определяется параметрами протекающих токов (длительностьимпульса, амплитуда импульса тока, скважность, форма импульса и др.). Дляэлементов источника питания тепловыделение сильно меняется при измененияхнапряжения в питающей сети и при изменениях тока нагрузки. Тепловыделениеконденсаторов и индуктивностей также зависит от формы импульсов тока инапряжения, параметров диэлектрика. [18]
Определимтемпературу корпуса.
1.        Рассчитаемплощадь внешней поверхности устройства:
/>, (3.12)
где /> и /> -габаритные размеры корпуса блока.
/>(м2)
2.        Рассчитываемудельную поверхностную мощность корпуса:
/>, (3.13)
где /> - мощность, рассеиваемаяустройством, Вт.
/> (Вт/м2).
3.        Задаемсязначением перегрева корпуса в первом приближении ∆tk = 0,1o C.
4.        Определяемкоэффициент лучеиспускания для верхней aл.в, боковой aл.б и нижней aл.н поверхностей корпуса :
/>, (3.14)
где />  — степень черноты i-ой наружной поверхностикорпуса зададимся значением /> = 0,92);
/>
5. Рассчитаемопределяющую температуру:
/>, (3.15)
/> (o C).
5.        Дляопределяющей температуры рассчитываем число Грасгофа Gr для каждой поверхностикорпуса:

/>, (3.16)
где /> -коэффициент объемного расширения (/>);
/> - ускорение свободногопадения, м/с2;
/>  — кинетическая вязкостьгаза (для воздуха);
/>  — определяющий размер i-ой поверхности.
/>
6.        Определяемчисло Прандтля Pr для определяющей температуры />: Pr =0,702.
7.        Находимрежим движения газа или жидкости, обтекающих каждую поверхность корпуса:
( Gr×Pr)m £ 5× 10 2 — режим переходный кламинарному;
5×10 2 £ (Gr× Pr)m£ 2× 10 7 — ламинарный режим;
( Gr× Pr)m³ 2× 10 7 — турбулентный режим
Gr × Pr = 5,218 × 10 7 — турбулентный режим
8.        Рассчитываемкоэффициенты теплообмена конвекцией для каждой поверхности корпуса блока />:
/>, (3.17)
где /> -теплопроводность газа (для воздуха);
/> -коэффициент, учитывающий ориентацию поверхности корпуса:
/>/>.
/>.
/>.
9.        Определимплощади нижней, боковой и верхней поверхностей корпуса:
/>, (3.18)
/>, (3.19)
/> (м2).
/> (м2).
10.     Определяемтепловую проводимость между поверхностью корпуса и окружающей средой />:
/>, (3.20)
/>(Вт/(м2×К)
11.     Рассчитываемперегрев корпуса блока РЭА во втором приближении />:

/>, (3.21)
где />  — коэффициент, зависящийот коэффициента перфорации корпуса; />  — коэффициент, учитывающийатмосферное давление окружающей среды;
/>, (3.22)
/>, (3.23)
/>
/> =0,229 и /> =0,995
/>(оС).
12.     Определяемошибку расчета:
/>, (3.24)
/> £ />.
Так как величина погрешности меньше допустимой,то расчет можно считать законченным.
13.     Рассчитываемтемпературу корпуса:
/>, (3.25)
/> (oC).
Полученноезначение температуры корпуса находится в пределах допустимой нормы, а перегревнашей платы невелик – 0,0904oC, следовательно, тепловойрежим устройства соблюдается.
3.4.3 Расчёт механическойпрочности
Современная РЭС испытывает целый ряд механическихвоздействий, которые, влияя на работу радиоаппаратуры, снижают её надежность. Кэтим факторам, в частности, как наиболее проявляющимся, относятся вибрационныеи ударные нагрузки. Вибрации и удары, воздействующие на РЭА, вызывают:
-  изменениевыходных параметров радиоаппаратуры;
-  отказРЭА из-за коротких замыканий и обрывов соединений;
-  усталостьматериала несущих конструкций и его разрушение;
-  раскручиваниекрепежа, обрыв защелок;
-  механическиеповреждения электромонтажных соединений и установочных элементов;
-  отслаиваниефольги печатных плат;
-  искажениедиаграмм направленности антенн и т.п.
Уменьшение частоты отказов РЭА, работающей вусловиях повышенных вибраций, достигается комплексом мероприятий, в числокоторых входят:
-  разработкасхемы и конструкции с учетом возможных условий эксплуатации;
-  применениеЭРЭ и материалов, отвечающих заданным условиям эксплуатации;
-  разработкаметодики контроля и испытаний, соответствующих условиям эксплуатации;
-  строгоесоблюдение технологии изготовления РЭА и ее совершенствование.
Кроме того, для борьбы с вибрациями применяютследующие меры:
-  ужесточениеконструкции с целью повышения собственных частот колебаний (заливка,вакуумированная герметизация и т.п.);
-  применениеприжимающих и антивибрационных устройств;
-  правильноезакрепление РЭА в отсеках на борту и в помещениях (в местах наименьшейамплитуды вибраций);
-  применениеразличного рода амортизирующих прокладок из резины, поролона и другихматериалов.
В практических случаяхэлементы конструкции блоков РЭА имеют сложную конфигурацию. При расчетахсложный элемент заменяют его упрощенной моделью в виде балки, стержня,пластины, мембраны.
Рассчитавсобственные частоты элементов конструкции и всего блока, сравнивают их счастотами возмущающих колебаний.
В правильносконструированной аппаратуре собственная частота конструкции не должнанаходиться в спектре частот внешних воздействий. Хотя любая конструкцияобладает несколькими значениями собственных частот, расчет выполняется толькодля низших значений. Если нижнее значение частоты входит в диапазон внешнихвоздействий, то конструкцию блока дорабатывают, ужесточая ее, с цельюувеличения собственной частоты и выхода из спектра частот внешних воздействий,либо переходят на её амортизацию и производят соответствующие расчеты.
Многие конструктивные элементы РЭС могут быть представлены в видепластин. К пластинам можно отнести печатные платы (ПП), днища шасси, элементыэкранов, панели и т.п.
Пластиной называют плоское тело, ограниченное двумя поверхностями,расстояние между которыми мало, по сравнению с размерами поверхностей. Вконструкциях РЭС обычно используются прямоугольные и круглые пластины сразличными способами закрепления.
В математическом отношении задача динамического расчета пластин, т.е.расчета на вибрационные и ударные воздействия, достаточно сложна. Для этихцелей используются точные (аналитические), приближенные и численные методы расчета.
Практическоеприменение аналитических методов решения задач динамики конструкций сопряжено срядом трудностей. Конструкции современной аппаратуры представляют собой сложныемеханические системы с множеством упругих и жестких связей, с неклассическимиспособами крепления отдельных конструктивных элементов. Для такой механическойсистемы сложно построить расчетную модель, достаточно простую и в то же времяхорошо отражающую физические и динамические свойства, тем более что конструкциясодержит множество неконтролируемых параметров, например усилия затяжкисоединений при сборке плат в пакет, коэффициенты механических потерь материаловэлементов. Поэтому широко используют приближенныеи численные методы расчета. [26]
Для началарасчёта необходимо отметить, что ПП с одной стороны имеет закреплениезащелками, а противоположная сторона крепко прижата к корпусу устройства.
Данная ППимеет размеры: а=0,102м, b=0,088 м, h=1∙10-3м.
Материал ПП – стеклотекстолит марки FR-4
Плотность r=2,4∙103кг/м3;
Общая масса ЭРЭ Мэ=0,0205 кг;
Модуль Юнга Е=3∙1010 Н/м2=0,3*105МПа;
Коэффициент Пуассона m=0,28;
Максимальнойамплитудой ускорения корпуса Śmax=2g;
Логарифмическийдекремент колебания σ=0,12.
1)        Находиммассу ЭРЭ, приведённую к единице площади платы:
/> (3.26)

/>
2)               Находиммассу единицы площади ПП:
/> (3.27)
/>
3)               Находимкоэффициент, учитывающий массу ЭРЭ:
/> (3.28)
/>
4)               Находимкоэффициент частоты для первой формы колебаний пластины (ПП):
/> (3.29)
/> (3.30)
/>
/>
5)               Находимцилиндрическую жёсткость ПП:
/> (3.31)

/>
6)               Находимсобственную частоту колебаний:
/> (3.32)
/>
7)               Находимпервую собственную частоту колебаний:
/> (3.33)
/>
Следовательно, собственная частота платы непопадает в диапазон воздействующих частот f=1..60 Гц в режимеработы.
8)        Найдемвиброперемещение Z. Рассчитаем для заданного вида закрепления платы в корпусемаксимальное перемещение точки А с координатами Х=0,102 и У=0,088
/>
/> (3.34)

где ψ1хи ψ1у =0,5098 − коэффициенты вовлечения форм собственныхколебаний; Х1(х)=1 и У2(у)=1 − значения балочных функций;
К1дин −коэффициентдинамичности:
/> (3.35)
/>
/>
9)    Теперь полученноезначение необходимо проверить на условие виброжесткости:
/> (3.36)
где ∆adm− допустимый прогибдля данной пластины.
/> (3.37)
где ∆admнорм =30 мм − допустимаястрела прогиба; lнорм=1м − нормированная длина.
/>
Вывод: Плата удовлетворяетусловию виброжесткости, поэтому никаких дополнительных конструкторских мер нетребуется. Выбранный вариант закрепления платы соответствует условиямэксплуатации изделия. Однако необходимо учитывать ряд ограничений притранспортировке устройства:
-          устройствонельзя перевозить в самолётных, ракетных и космических видах транспорта;
-          транспортировочнаятара должна быть снабжена элементами, амортизирующими вибрационные воздействия(пенопласт, пленка и др.).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
 
На основании технического задания и схемы электрической принципиальной в данномкурсовом проекте рассмотрены основные вопросы проектирования генератора«воющего» шума.
Исходя из проведенной работы по анализу определяющих факторов итребований, предъявляемых к конструкции, выполнена компоновка устройства,выбраны технически обоснованные технологические процессы изготовления основныхэлементов и материалы, с учетом применяемых методов обработки.
Результаты расчета надежности показывают, что выбранныеэлектрорадиоэлементы, входящие в схему электрическую принципиальную, и заданныережимы работы и эксплуатации полностью обеспечивают надежную работу устройствав период, заданный техническим заданием.
В технологической части дипломного проекта проведена оценкатехнологичности конструкции печатного узла генератора, приведена маршрутнаякарта технологического процесса сборки, которая показывает этапыподготовительных и основных операций сборки печатного узла, а также необходимыйинструмент для выполнения данной работы.
Графическая часть курсового проекта позволяет представить конструкциюразработанного устройства, его основных составных частей и выполнена в полномобъеме, заданном техническим заданием.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.     «ДАРТЭлектроникс»: Электронный каталог.- www.dart.ru
2.     «Остек»:Электронный каталог.- www.ostec-smt.ru
3.     «Платан»:Электронный каталог.- www.platan.ru
4.     «Промэлектроника»:Электронный каталог.- www1.promelec.ru
5.     «Радиотех-Трейд»:Электронный каталог.- www.rct.ru
6.     «Симметрон»:Электронный каталог.- www.symmetron.ua
7.     «Чипи Дип»: Электронный каталог.- www.chipdip.ru
8.     «Чипиндустрия»: Электронный каталог.- www.chipindustry.ru
9.     P-CAD 2006. Разработкапечатных плат / Уваров А.С. − М.: СОЛОН-Пресс, 2007 – 544 с.
10.   Web сайт ЗАО «Топ Системы» — www.tflex.ru
11.   ГОСТ12.0.002-80 80 «Основные понятия. Термины и определения».
12.   ГОСТ2.301 − ГОСТ 2.321 «ЕСКД. Общие правила выполнения чертежей».
13.   ГОСТ23594-79 «Маркировка».
14.   ГОСТ23751-86 «Платы печатные. Основные параметры конструкции».
15.   Допускии посадки / Белкин И.М. — М.: Машиностроение, 1992, 306с.
16.   Допускии посадки: Справочник, под ред. Мягкова — М.: Машиностроение, 1982.
17.   Конструированиерадиоэлектронных средств: Методические указания к курсовому проектированию /Румянцев В.П. — Рязань: РРТИ, 1993, 24с.
18.   Методырасчета теплового режима приборов / Дульнев Г.Н. — М.: Радио и связь, 1990,312с.: ил.
19.   Надежностьзарубежной базы. Зарубежная радиоэлектроника: Каталог / Борисов А.А., ГорбачеваВ.М., Карташов Г.Д., 2000 №5, с.34-53
20.   Основыконструирования радиоэлектронных приборов / Аксенова И.К., Мельников А.А. — М.:Высшая школа, 1986.
21.   ОСТ4Г0.091.219 – 76 «Узлы и блоки радиоэлектронной аппаратуры. Методика оценки инормативы показателей технологичности конструкций».
22.   ОСТ4.ГО.054.010 «Сборка и пайка узлов на печатных платах. Типовые технологическиепроцессы».
23.   Полупроводниковыеприборы и их аналоги: Справочник, под общ. ред. А.М. Пыжевская – М.: РОБИ,1992.
24.   Проектированиеи технология печатных плат / Пирогова Е.В. − М.: «Форум «ИИФРА-М», 2005,560 с.
25.   Расчетнадежности радиоэлектронной аппаратуры / Цветков А.Ф. — Рязань: РРТИ, 1973,159с.
26.   Расчетпластинчатых конструкций РЭС на вибрационные воздействия: Методические указанияк курсовому и дипломному проектированию / РГРТА; Сост. В.И. Дыкин. Рязань,1995, 28с.
27.   Резисторы:Справочник / под общ. ред. И.И. Четверкова, В.М. Терехова – М.: Радио и связь,1987.
28.   Элементысхем бытовой РА. Диоды. Транзисторы / А.И. Аксёнов, А.В. Нефёдов, А.М. Юшин, М:«Радио и связь», 1993.
29.   МартиБраун «Источники питания», Киев, «МК-Пресс», 2007.
30.   БогданГрабовски «Справочник по электронике», Москва, «ДМК», 2009
31. «Сварка, резка, контроль», справочник подредакцией Н.П.Алешина, Г.Г. Чернышева, том1, Москва, «Машиностроение», 2004.
32. «Сварка и резка материалов», под редакциейЮ.В. Казакова, издание 5, стереотипное, Москва, «Академия», 2006.
33. Технология конструкционных материалов:Учебник для машиностроительных специальностей ВУЗов / А.М. Дольский, И.А.Арутюнова, Т.М. Барсукова и др.; Под ред. А.М. Дольского. – М.: Машиностроение,2005. – 448с.
34. Медведев А.М. Технология производства печатных плат. — М.:Техносфера, 2005.