Разработка технического задания

Министерство  образования и науки РФ

 

 

 

 

 

 

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение

 высшего  профессионального образования

«Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

 

 

 

Кафедра электронных систем.

Курсовая работа

по дисциплине: Технология радиоэлектронных средств, часть I.

 

 

 

Выполнил: студент гр. ПЭСв-09      _____________       /Чернов А. В./

       (подпись)  (Ф.И.О.)

Специальность: 210201.65

 

Дата сдачи:                  

Шифр: 8503020006

ПРОВЕРИЛ:

Дата проверки:__________________

Руководитель:         преподаватель   _____________ /Денисова О.В./

     (должность)   (подпись)   (Ф.И.О)

 

 

 

Санкт-Петербург

2013 г.

Содержание

  Введение _________________________________3

 

1. Исходные  данные ________________________4

 

2. Технические требования к изделию _________4 

 

3. Обоснование  выбора элементной базы_______6

 

4. Пояснение  к внутренней и внешней

компоновке  ФУ ____________________________7

 

5. Обоснование  выбора конструкции,    

материалов  и покрытий _____________________8

 

6. Обоснование  необходимых мер по 

защите  от дестабилизирующих факторов_______8

 

7. Расчеты _________________________________9

 

Заключение  _______________________________17

 

Литература________________________________18

 

Приложения:

 

Набор конструкторской  документации

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                               Введение

 

 Задачей курсового проектирования  является разработка технического  задания (ТЗ) и на основании  ТЗ - конструкции функционального  узла на основе унифицированной  типовой конструкции с проведением  необходимых расчетов и разработкой  комплекта конструкторской документации.

 В ходе курсового проектирования  студенты должны изучить и  освоить: методику проектирования  функционального узла (ФУ) на основе  печатных плат; правила выполнения  конструкторской документации (КД) по спроектированному ФУ; методику проведения компоновочных расчетов; нормативную литературу, регламентирующую  как процесс проектирования, так и выполнение КД.

 Выполнение курсового проекта  призвано способствовать закреплению,  углублению  и обобщению теоретических   знаний, полученных студентами по изучаемой дисциплине, а также выработке практических навыков проектирования узлов ЭС.

 

Электронная аппаратура является одним  из основных средств, используемых для  удовлетворения научных, технических  и бытовых потребностей в обществе. Поэтому необходимость в электронной  аппаратуре велика и в разработке постоянно находится большое  количество электронных средств. Наряду с этим возрастают требования к процессу проектирования по качеству так и  затрачиваемым на эти цели средствам. Здесь важную роль играет конструктор, который путём создания и совершенствования  элементной базы, новых методов конструирования, применения прогрессивных материалов и методов формообразования деталей  и узлов, новой технологии изготовления способствует разрешению этих противоречий.

 

Цель данного курсового проекта - улучшение знаний в области расчета  надежности проектируемых изделий  и конструирования радиоэлектронных модулей второго уровня (на основе печатных плат). Кроме того, курсовое проектирование направлено на совершенствование  умения разрабатывать и выполнять  конструкторские документы в  соответствии с нормами ЕСКД.

 

Основная задача курсовой работы - реализация комплексного подхода в  разработке конструкции звукового  включателя, для чего необходимо учитывать  требования по назначению, надежности и условиям размещения и эксплуатации изделия. При этом необходимо добиться требуемых электрических и массогабаритных  показателей, обеспечить устойчивость к воздействию внешних деструктивных  факторов, технологичность и экономическую  целесообразность конструкции.

 

 

1. Исходные данные

 

Основными исходными данными для выполнения проекта являются: схема электрическая  принципиальная устройства и условия  эксплуатации РЭА.

Группа РЭС – Возимая (железнодорожная).

Тип конструкции - 1- разъемная.

 

Элементная база:

1. микросхема  К140УД1 Б    - 2 шт.

2. резистор  постоянный    - 6 шт.

3. конденсатор  постоянной емкости  - 4 шт.

 

схема электрическая  принципиальная

Схема электрическая принципиальная (выполнена не по ЕСКД):

 

 

 

Техническое задание.

Технические требования.

1. Состав продукции и требования к конструктивному устройству.

Функциональный  узел на основе печатной платы, предназначен для  работы в составе возимой РЭА, на базе комплекса УТК-І, с разъемным типом конструкции.

Для возимой  РЭА характерна работа в условиях вибраций, ударов, абразивной пыли, избыточной влажности. Она должна иметь ограниченные габариты и массу, обеспечивать простоту и надёжность электрических соединений, устойчивость к ударам и вибрациям, к возникновению инея и росы, а  так же ограниченную мощность рассеивания. В соответствии с ГОСТ 23752-79, ПП соответствует второй группе жесткости. Необходимо принимать следующие меры.  Выбирать: нагревостойкие материалы, минимальные размеры ПП, материалы с низкими диэлектрическими потерями, гальваническое покрытие со стабильными переходными сопротивлениями при нагреве, покрытие устойчивое к высокой температуре. Необходим выбор влагостойких (характеризуются степенью гигроскопичности) и водостойких (характеризуется водопоглощаемостью) материалов ПП. Применение защитных лакокрасочных покрытий. Герметизация ячеек. Увеличение ширины и толщины проводников. Выбор материалов ПП, устойчивых к низким температурам. Выбор материала ПП с хорошими диэлектрическими свойствами, увеличение расстояния между проводниками. Для защиты от вибраций и ударов необходима отстройка ПП от резонанса для выхода низшего значения собственной частоты f₀ из спектра частот внешних воздействий (изменение длины, ширины, толщины и суммарной массы установленных на ПП ЭРИ. Приклеивание ЭРИ к установочным поверхностям, покрытие лаком, увеличение площади опорных поверхностей, демпфирующие покрытия, рёбра жесткости, амортизация. Для защиты от влаги ПП с установленными на неё ЭРЭ,  применяют органический лак УР-231 (ГОСТ 23832-79), обеспечивающий твёрдое, прочное покрытие, выдерживающее температуру от 213 до 393К.

Поставляется  в собранном виде. Масса не более 0,3 кг. Электропитание осуществляется от сети (220 В).

Для защиты от электромагнитных помех и паразитных наводок ФУ защищается с двух сторон защитными экранами.

2. Требования к надежности.

    Аппаратура ремонтируемая(2222)

Интенсивность отказа ПП – 2,546*10^-5 1/ч.

Среднее время наработки на отказ должно быть не менее 1500 часов.

Ресурс 40000ч. Гарантийный срок службы 5 лет. Срок хранения не более 3 лет.

  Комплексный  показатель надежности - вероятность безотказной работы

(или  ресурс и срок службы)

3. Условия эксплуатации, требования к техническому обслуживанию и ремонту.

Изделие относится к 5-ой группе РЭС (возимой  на железнодорожном транспорте).

Условия эксплуатации:

Окружающая  температура Т – 233…333 К

Относительная влажность при T до 298 К – не более 93%

Удары: Длительность     - 3…10  мс.

Ускорение - 392м/с

    Частота - 40... 80мин

     Вибрации:

     Диапазон частот

f …f - 2. ..100 Гц

 

Виброускорение а -19,6 м/с²

 

    Линейные ускорения  - 3,12 м/с²

Пониженное  атмосферное давление Н – не ниже 61 кПа

Возникновение инея и росы, дождя, воздушного потока, ГОСТ 16019—78

Время подготовки к использованию после транспортировки  и хранения не более 1ч.

В процессе эксплуатации предусматривается периодическое  профилактическое техническое обслуживание через 1000 ч работы. Не чаще 1 раза в  год, не более 3-х часов. К обслуживанию и настройке допускается регулировщик с разрядом не ниже 3-го. Робота с изделием должна производиться с применением специальных мер обеспечения безопасности (ГОСТ 12.1005-76).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывод: элементы совместимы, диапазоны внешних воздействий выбранных элементов шире требуемых на все изделие диапазонов, следовательно, элементная база полностью соответствует заданным условиям эксплуатации.

 

Выбор конструкции. Пояснение внутренней и внешней компоновки.

Для блоков разъёмной  конструкции  выбираем рамочное исполнение с двухсторонним расположением ЭРИ и/или ПМК

ПП разрабатывается  для первого уровня модульности: ячейки. Конструкция ячейки унифицирована, размер ПП 140X150, предназначена для «кассетной» компоновки блоков, имеет стандартный выходной разъем типа ГРПМ-1 на 61контакт.

Способ  закрепления ячейки в модулях  более высокого конструктивного  уровня представлен на рис. 1.

 

Рис. 1.

«----» - опертая  сторона, «++++» - защемленная сторона(лицевая панель).

 

Поскольку элементная база традиционная, представлена корпусными ЭРЭ с выводами, устанавливаемыми в отверстия, то в качестве конструктивно-технологического направления выбираем монтаж корпусных ИМС и ЭРЭ на ПП. Тип сборки - 1А: односторонняя установка ЭРИ в отверстия. Установка корпусных ИС и ЭРЭ на ПП производится в соответствии с ОСТ 4.010.030-81: МС К176ЛЕ5 по варианту VIIIа, резисторы и конденсаторы по варианту IIа, конденсаторы КТ-1 по варианту IIв. Навесные элементы устанавливаются с зазором, для обеспечения возможности нанесения покрытий.

В соответствии с ГОСТ 23751-86 выбираем двухстороннюю ПП.

Шаги  расположения выводов всех элементов  кратны 0,25 мм, выбираем шаг координатной сетки 1,25 мм.

Форма контактных площадок и монтажных отверстий  предпочтительная - круглая.

Ширина  краевых полей – 5 мм.

Конструкторская сложность узла – малая.

Исходя  из технологического оснащения производства выбираем, основной и наиболее распространенный при производстве ПП, класс точности – 3. Печатные платы 3-ro класса - наиболее распространенные, поскольку, с одной стороны, обеспечивают достаточно высокую плотность трассировки и монтажа, а с другой — для их производства требуется рядовое, хотя и специализированное, оборудование.

Конструкция печатного проводника показана на рис. 2.

 

Рис.2

1 – медная фольга 35 мкм, 2 – гальваническая  медь 25 мкм, 3 – олово-свинец 15 мкм, 5 – химическая медь 5 мкм. 

 

 

Выбор материалов, покрытий и метода изготовления.

Метод изготовления, соответствующий классу точности и  сложности узла – комбинированный  позитивный.

Материал  основания – СФ2-35Г  (ГОСТ 10316-78, толщина фольги 35мкм). Стеклотекстолит фольгированный представляет собой спрессованные слои стеклоткани, пропитанные эпоксифенольной или эпоксидной смолой, материал типа СФ обеспечивает механическую прочность и снижает отрицательное влияние гальванической обработки на клеевой слой, соединяющий фольгу с материалом основания, и на сам материал.

Для класса точности – 3, отношение  диаметра минимального отверстия к толщине ПП: γ =d₀ / H ≥ 0.33 мм. Исходя из стандартного ряда и учитывая вышеприведенное соотношение, выберем толщину платы равную  1,5 мм.

 

Стабильность  электрических, механических и других параметров ПП может быть обеспечена применением металлических и  неметаллических покрытий. В качестве покрытия проводящего рисунка для  защиты от коррозии, улучшения способности  к пайке использовать сплав "розе". Контактные площадки и металлизированные  отверстия покрываются также  металлом для улучшения смачиваемости припоем при пайке, и лаками для сохранения паяемости и защиты поверхности от коррозии и окисления. Проводники вместе с диэлектрическим основанием защищают эмалью, которая позволит уменьшить расход припоя при операции групповой пайки волной припоя или окунанием, защитить ПП от загрязнения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет площади разрабатываемого фрагмента.

 

S_{пп раб.} = S_пп – S_закр. – рабочая площадь ПП.