Проектирование регулятора частоты вращения электродвигателя


	Загрузить архив:
	Файл: ref-25978.zip (789kb [zip], Скачиваний: 146) скачать

Введение

Темой данного дипломного проекта является проектирование «Регулятора частоты вращения коллекторного электродвигателя», предназначенного для изменения и поддержания скорости и заданной частоты вращения коллекторного электродвигателя, с помощью микроконтроллера.

Регуляторы частотывходят в состав многих приводов, в частности бытовых электроприборов, с коллекторными электродвигателями с последовательным возбуждением. Для извлечения информации о величине частоты вращения должен содержать цифровой индикатор.

В данном дипломном

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

проекте рассматривается регулятор частоты вращения на базе микроконтроллера PIC 16F84 фирмы Microchip Technology.

В предлагаемом устройстве использован импульсный метод регулирования напряжения в цепях переменного тока, получивший широкое распространение, в частности в электроприводе транспортных средств.

Возможность микроконтроллерного управления электроприводом в предлагаемом устройстве реализует следующий набор выполняемых функций:

-регулирование частоты вращения изменением коэффициента заполнения К₃ в интервале 0...100 % с шагом 2 %. Механическая характеристика электропривода (зависимость частоты вращения от момента на валу) при этом мягкая: с ростом нагрузки частота вращения снижается, что защищает электродвигатель и источник питания от перегрузок;

-поддержание заданной частоты вращения с точностью ±5 %, с использованием принципа замкнутого управления по отклонению: фактическое значение частоты вращения сравнивается с заданным, и при наличии отклонения программно изменяется К₃, до устранения возникшего отклонения;

-изменение направления вращения вала (реверс) электродвигателя;

-формирование сигнала на включение тормозного элемента, при остановке привода;

-автоматическое отключение электродвигателя по сигналам датчика аварийного режима (при использовании таковых), а также при сбоях в выполнении программы;

-возможность управления двумя электродвигателями с временным сдвигом импульсов питающего напряжения;

-учет и хранение в энергонезависимой памяти МК информации о суммарном времени работы привода;

-визуальная индикация выбранного алгоритма управления (со стабилизацией частоты вращения или без нее) и направления вращения, а также величин коэффициента заполнения, заданной и фактической частот вращения.

При максимальной простоте и дешевизне, этот регулятор отвечает всем требованиям, предъявляемым к устройствам подобного класса и может быть легко повторен даже начинающими моделистами. Таким образом спро

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

ектированный регулятор частоты вращения имеет высокую надежность, в сочетании с довольно не большими габаритами и весом, а так же технологичен с точки зрения производства.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

1. Анализ технического задания

1.1 Анализ возможных схем регуляторов частоты вращения

Прежде чем анализировать схемы других регуляторов хода, хотелось бы выделитьряд достоинств схемы регулировки частоты вращения, выбранного для данного дипломного проекта:

- возможность изменения программы, с помощью микроконтролера, на основе которого работает схема, МК PIC16F84 (DD1);

- возможность изменения направления вращения электродвигателя (реверс);

- аварийное выключение электродвигателя, при сбоях программы;

- визуальная индикация работы, благодаря цифрового индикатора АЛС318А (HG1).

Рассмотрим схему симисторного регулятора, представленного в журнале "Радио" №7 (2000).

В данном случае нам предлагается использовать симисторный регулятор повышенной мощности. Схема его является довольно простой, но имеет ряд недостатков перед схемой данного дипломного проекта. Привидем некоторые из них:

- симистор следует размещать на теплоотводе, площадью не менее 300

- так как симисторный регулятор создает радиопомехи, его рекомендуется хорошо экранировать и включать в сеть через фильтр;

- у данного симисторного регулятора высокое энергопотребление;

- так как у данного регулятора отсутствуют цифровые средства индикации, невозможно в полной мере оценить работу прибора;

Так же в качестве сравнения возьмем схему, приведенную в журнале "Радио" №3 (2004).

В данном номере журнала представлен регулятор-стабилизатор. Но данная схема так же имеет ряд недостатков, перед схемой данного проекта, приведем некоторые из них:

- механическая связь валовтахогенератора и электродвигателя должна быть жесткой и без люфта, иначе система стабилизации может потерять устойчивость и возникнут незатухающие колебания частоты вращения;

- следует очень тщательно выбирать тахогенератор, в противном случае при пробое изоляции может выйти из строя регулятор частоты вращения;

- из-за отсутствия цифровых средств управления невозможно изменять алгоритм работы изделия.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

1.2 Назначение, технические характеристики и область применения регулятора частоты вращения коллекторного электродвигателя

Устройство предназначено для автоматического регулирования частоты вращения коллекторного электродвигателя с последовательным возбуждением. Регулятор является универсальным с возможностью настройки на управление различными вариантами электроприводов или других нагрузок изменением записанной в памяти микроконтроллера программы.

Устройство имеет следующие технические характеристики:

- напряжение питания – 7…10В;

- средний ток потребления не более 10мА;

- ток отпирания – 1,4мА;

- время срабатывания – 5,5мс;

- время отпирания – 25мс.

Эксплуатационные характеристики:

- условия эксплуатации – нормальные;

- установка – стационарная;

- первая группа для бытовой РЭА.

Конструктивные характеристики:

- конструкция блочная;

- применяется печатный монтаж;

- элементная база 2-3 поколения;

- жесткая конструкция.

Устройство применяется в быту, или на предприятиях, в приводах электроприборов, где применяются коллекторные электродвигатели с последовательным возбуждением.

1.3 Описание схемы электрической структурной

Структурная схема "Регулятора частоты вращения" изображена на рис. 3, а также в графической части на листе 1 РГКРИПТ 210306.4205.001Э1.

Структурная схема состоит из следующих блоков:

1) Блок питания содержит: диодный мост VD1 (КЦ407А), электролитический конденсатор С1 (К50-6), стабилизатор напряжения DA1 (КР142ЕН5А), светодиодный индикатор HL1 (АЛ102Б), постоянный резистор R3 (Р1-12). Предназначен для питания устройства и ИМС;

2) Генератор тактовой частоты содержит: конденсаторы С2, С3 (К10-59), кварцевый резонатор ZQ1, постоянный резистор R3 (Р1-12). Вырабатывает тактовые импульсы, с частотой 10МГц;

SHAPE * MERGEFORMAT

Микроконтроллер

Генератор тактовой частоты

Органы управления

OSC1

OSC2

RB0

RB1

RB2

Ключевой элемент

Электродвигатель

Выпрямитель

Электронное реле

~ 220В

Схема управления семисегментным индикатором

Семисегментный индикатор

RА0

RА1

RА2

Фотоэлектрический датчик частоты вращения

Блок

питания

Рисунок 1.1. Схема электрическая структурная.

3) Органы управления содержат: кнопки SB1-SB3. Кнопки подсоединены к разъемам RB0-RB2 порта МК. У каждой из кнопок есть своя функция: SB1 - "Вперед", SB2 - "Стоп", SB3 - "Назад". Управляют режимами микроконтроллера DD1;

4) Микроконтроллер DD1 (PIC16F84). МК является основой данного устройства. Он работает на частоте 10 МГЦ;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

5) Схемы управления семисегментным индикатором содержит: дешифратор DD2 (К555ИД7), счетчик DD3 (К555ИЕ5), дешифратор DD4 (К514ИД1). Настроенный на вывод пятиразрядный порт А используется для управления в динамическом режиме семью разрядами цифрового индикатора НG1. Дешифратор DD4 преобразует двоичный код на выходе счетчика в код семиэлементного индикатора. С выводов RА0-RА2 МК на адресные входы дешифратора DD2 поступает в двоичном коде номер разряда индикатора НG1, в котором должно отображаться содержимое счетчика DD4. Напряжения на выходах 0-6 дешифратора последовательно активизируют соответствующие разряды индикатора, обеспечивая отображение семи цифр, а в интервалах формирования напряжения на неиспользуемом выходе дешифратора индикация отключена и производится загрузка отображаемой цифры в счетчик;

6) Семисегментный индикатор HG1 (АЛС318А). Показывает выбранный алгоритм управления и направление вращения;

7) Ключевой элемент содержит: сильно-мощный транзистор VT2 (КТ834В), постоянный резистор R5 (Р1-12). Благодаря большому коэффициенту передачи тока базы VT2 , управление им осуществляется непосредственно напряжением с выхода RB4 порта В МК, через токоограничительный резистор R5;

8) Блок электронного реле содержит: постоянный резистор R4 (Р1-12), маломощный транзистор VT1 (КТ605Б), выпрямительный диод VD2 (Д226), реле К1 (РЭН18). Реле РЭН18 (паспорт РХ4.564.505) с четырьмя переключающими контактами (для повышения надежности в каждой из групп К1.1 и К1.2 параллельно соединены по два контакта). Переключение контактов происходит при обесточенном электродвигателе, что существенно снижает требования к их коммутационной способности;

9) Блок электродвигателя содержит: обмотку возбуждения электродвигателя LM1, коллекторный электродвигатель M1;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

10) Выпрямитель содержит: выпрямительный диодный мост VD3 (КЦ409В), электролитический конденсатор С5 (К50-7), выпрямительный диод VD4 (КД202Р). Предназначен для выпрямления напряжения питания, поданного на электродвигатель;

11) Фотоэлектрический датчик частоты вращения содержит: постоянные резисторы R7-R9 (Р1-12), маломощный транзистор VT3 (КТ315Г), светодиод VD5 (АЛ07А), фотодиод VD6 (ФД256). На вывод RВ7 МК поступают импульсы от фотоэлектрического датчика частоты вращения. При вращении вала ИК лучи дважды за один оборот на короткое время освещают фотодиод, и в цепи коллектора транзистора VT3 формируются импульсы напряжения. Поступая на вход RВ7, они вызывают прерывания МК от порта В. По этим прерываниям МК измеряет время каждого оборота вала двигателя и переводит измеренный интервал в частоту вращения, нормированную относительно номинальной в процентах.

1.4 Описание схемы электрической принципиальной и принципа её

работы.

Основа регулятора частоты вращения – МК DD1, работающий на тактовой частоте 10МГЦ.

Органами управления являются кнопки SB1 («Вперед»), SB2 («Стоп») и SB3 («Назад), подсоединенные к разрядам RB0-RB2 порта В МК.

В качестве ключевого элемента применен мощный составной транзистор КТ834В (VT2). Благодаря большому коэффициенту передачи тока базы управление им осуществляется непосредственно напряжением с выхода порта В через токоограничительный резистор R5.

Реверс электродвигателя осуществляется изменением направления тока в обмотке возбуждения электродвигателя LM1 с помощью переключающих контактов реле К1. Его обмотка включена в коллекторную цепь транзистора VT1, управляемого напряжением с выхода RB3 МК.

В регуляторе применено реле РЭН18 (паспорт РХ4.564.505) с четырьмя переключающими контактами (для повышения надежности в каждой из групп К1.1 и К1.2 параллельно соединены по два контакта). Переключение контактов происходит при обесточенном электродвигателе (Кз=0), что существенно снижает требования к их коммутационной способности.

Программой предусмотрено формирование на выходе RB6 МК сигнала, включающего тормозной элемент для быстрой остановки привода при включении, либо для ограничения частоты вращения в режиме стабилизации при отрицательных нагрузках на валу электродвигателя.

На вывод RB7 поступают импульсы от фотоэлектрического датчика частоты вращения. Он состоит из излучающего диода ИК диапазона VD5, фотодиода, усилителя на транзисторе VT3 и закрепле5нного на валу электродвигателя диска с двумя диаметрально расположенными отверстиями диаметром около 10мм. При вращении вала ИК лучи дважды за один оборот на короткое время освещают фотодиод, и в цепи коллектора транзистора VT3, формируются импульсы напряжения. Поступая на вход RB7, они вызывают прерывания МК от порта В. По этим прерываниям МК измеряет время каждого оборота вала двигателя и переводит измеренный интервал в частоту вращения, нормированную относительно номинальной в процентах. В данном случае за 100% принята частота вращения 3000 мин.

Если коэффициент заполнения достиг нуля (отключение питания), а двигатель продолжает вращаться с угловой частотой, превышающей заданную, МК выдает исполнительному устройству команду на торможение через разряд RB6 порта В.

Настроенный на пятиразрядный порт А используется для управления в динамическом режиме семью разрядами цифрового индикатора HG1. Через разряд RA3 на вход С1 двоичного счетчика DD3 поступает информация об отображаемой десятичной цифре, а через разряд RA4 осуществляется обну

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

ление счетчика. Дешифратор DD4 преобразует двоичный код на выходе счетчика в код семиэлементного индикатора.

С выводов RA0-RA2 на адресные входы дешифратора DD2 поступает в двоичном коде номер разряда индикатора HG1, в котором должно отображаться содержимое счетчика DD4. Напряжение на выходах 0-6 дешифратора последовательно активизирует соответствующие разряды индикатора, обеспечивая отображение семи цифр, а в интервалах формирования напряжения на неиспользуемом выходе дешифратора индикация отключена и производится загрузка отображаемой цифры в счетчик.

При включении устройства происходит автоматический сброс МК и начинается выполнение записанной в его памяти программы. Производится начальная инициализация МК и управляющей программы: настраиваются предделитель таймера/счетчика и линии портов А и В на ввод/вывод, заносятся необходимые начальные константы в используемые переменные, разрешаются прерывания от таймера/счетчика и от измерения уровня входного напряжения в разряде RB7 порта В. После этих действий программа циклически выводит информацию на цифровой индикатор HG1 и опрашивает состояния кнопок SB1-SB2.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

2 Расчетно-конструкторская часть

2.1Электрический расчёт электронного реле

Рисунок 2.1. Схема электрическая. Электронное реле.

Расчет электронного реле (рис. 2.1) выполняется по методике приведенной в [14] и исходными данными являются:

1. По току срабатывания из справочника выбираем тип реле РЭН18:паспорт РХ4.564.505, параметры ток срабатывания 10mA, рабочее напряжение 220

2. Выбираем транзистор, который будет работать в ключе. Выбор по току

mА: выбираем из справочника транзистор с:

3. При срабатывании реле на базу VT1 подается сигнал лог. 1, с выхода микроконтроллера DD1, размах сигнала равен 2,5В.

Падение напряжения на нем должно составить:

(2.1)

(2.2)

Через R1 потечет ток базы VT1 равный, в режиме срабатывания, (при подаче "1"), = 20мкA.

4. Диод VD1 - предназначен для защиты перехода VT1 от пробоя, обратноприложенным напряжением самоиндукции обмотки реле, которое возникает при его переключении.

Амплитуда бросков тока может составлять до реле.

Определим параметры диода:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

(2.3)

Через реле протекает ток срабатывания, равный 10mA, этот ток будет прямым током диода VD1.

Параметры:

Его параметры (влияющие на работу данной схемы):

2.2 Расчёт надёжности

Надежность - свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значение всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях эксплуатации, технического обслуживания, ремонтов и транспортирования. Исходными данными для расчета надежности являются:

- схема электрическая принципиальная РГКРИПТ 21030601.4205.003 ЭЗ;

- печатная плата РГКРИПТ 21030601.4205.004 ПП;

- перечень элементов;

- климатические и механические условия эксплуатации.

Анализ работы устройства показал, что устройство работает от малого сигнала и в нем нет цепей с повышенным тепло выделением, следовательно, максимальная температура определяется значением t=30±10°C. Устройство относится к I группе промышленных РЭА.

Принимаем Т_мах=40°С,

Влажность - нормальная.

В результате расчета надежности определим:

- интенсивность отказов устройства lå;

- среднее время наработки до отказа Т_ср;

- вероятность безотказной работы устройства P_c(t) в течение 10000 часов эксплуатации.

Расчет проводим по методике, изложенной в [15]. Составляем таблицу элементов, применяемых в устройстве. Для удобства расчета, однотипные компоненты, находящиеся при одинаковых или близких температурах и работающих при одинаковых или близких электрических и механических нагрузках, объединяем в одну группу. В таблицу 2.1 включаем также лепестки, проводники печатные и соединения паяные.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

Объединяем в группы следующие радиокомпоненты:

- конденсаторы С1, С4, С5 типа К50-6, К53-18, К50-7 - электролит;

- конденсаторы С2,С3 типа К10-59 - с керамическим диэлектриком;

- микросхемы DA1, DD1-DD4 типа КР142ЕН5А, PIC16F84A, К555ИД7,

- К555ИЕ5, К514ИД1 - полупроводниковая ИМС;

- цифровой индикатор HG1 типа АЛС318А - полупроводниковая ИМС;

- индикаторы HL1,HL2 типа АЛ102БМ - сплавные;

- резисторы R1…R9 типа Р1-12 - с максимальной мощностью рассеивания 0,125 Вт - непроволочные постоянные металлодиэлектрические;

- диодный мост VD1, VD3 типа КЦ407А, КЦ409В - выпрямительный кремниевый;

- диоды VD2, VD4 типа Д226, КД202Р - выпрямительный кремниевый;

- диоды VD5, VD6 типа АЛ107А, ФД256 - сплавной;

- транзистор VT1 типа КТ605Б- кремниевый малой мощности средне-частотный;

- транзистор VТ2 типа КТ834В - кремниевый большой мощности низкочастотный;

- транзистор VT3 типа КТ315Г - кремниевый малой мощности высоко-частотный;

- кварц ZQ1 типа М1 - сплавной;

- реле К1 типа РЭН18 (РХ4.564.505);

- кнопки SB1-SB3 типа DO-2 - без фиксации.

Последними элементами в таблицу 2.1 записываем лепестки, соединения паяные и проводники.

Определяем количество паяных соединений n_С и количество печатных проводников n_П: n_С = 156, n_П = 96.

Записываем радиоэлементы в таблицу 2.1 в последовательности их записи в перечне элементов.

Для каждого типа элемента определяем интенсивность отказов в номинальном режиме l_jНи записываем в таблицу 2.1.

Рассчитаем поправочный коэффициент при воздействии внешних факторов

k_l = k_l₁× k_l₂, (2.4)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

где: k_l₁ – поправочный коэффициент, учитывающий суммарное воздейст-

вие вибрации и одиночных ударов;

k_l₂ – поправочный коэффициент, учитывающий воздействие повы-

шенной температуры и влажности,

k_l = 1,00 × 1,00 = 1,00.

Результат запишем в таблицу 2.1.

Рассчитаем интенсивности отказов с учётом внешнего воздействия l_j для каждой группы однотипных элементов

l_jn_j = l_jН× k_l× n, (2.5)

где: l_jН – интенсивность отказов элементов при нормальных условиях

эксплуатации;

k_l – поправочный коэффициент, учитывающий воздействие внешних

факторов;

n– количество элементов в группе.

Результаты расчета запишем в таблицу 2.1.

Оценим основные показатели надежности с учетом режима работы. Запишем в таблицу 2.1 максимальное значение температуры для группы однотипных элементов. Для каждого элемента и соответствующего ему режима работы определим коэффициенты нагрузки и значения поправочных коэффициентов,учитывающих влияние температуры, и запишем их в таблицу 2.1. Если значения поправочных коэффициентов не известно, их условно принимают равными единице.

Рассчитаем интенсивность отказов однотипных элементов с учетом условий эксплуатации (l_jn_ja_j)перемножением граф «7» и «10». Результат запишем в таблицу 2.1.

Интенсивность отказов устройства с учетом режимов работы рассчитаем сложением результатов графы «11» таблицы 2.1

l_S = (l₁n₁a₁ + l₂n₂a₂ + l₃n₃a₃ + … + l_nn_na_n) × 10^-6 [1/час], (2.6)

l_S = (4,608 + 1,512 + 0,1 + 0,02 + 1,164 + 3 + 0,105 + 1,152 + 1,164 + 1,164 +

+ 1,164 + 0,336 + 0,296 + 0,336 + 6,48 + 1,7 + 1,56 + 4,8)× 10^-6 =

= 30,661× 10^-6 [1/час].

Определим среднее время наработки до отказа

Т_ср = , (2.7)

Т_ср = = 32614 час.

Вычислим вероятность безотказной работы в течение заданного промежутка времени t = 10000 часов

, (2.8)

Строим график вероятности безотказной работы изделия.

Таблица 2.2

t*10⁴, ч	1	2	3	3,8	4	5	6	7
P(t)	0,738	0,544	0,401	0,314	0,296	0,218	0,161	0,119

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

Рисунок 2.2. График безотказной работы.

Вывод. Среднее время наработки до отказа составило 32614 часов. При круглосуточной работе устройство обеспечивает безотказную работу в течение 3 лет и 9 месяцев.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

2.3 Описание конструкции изделия

В основу разработки современной РЭА положен модульный принцип конструирования, основывающийся на функционально-узловом методе проектирования.

В дипломном проекте разрабатывается конструкция первого уровня.

Технологичной следует считать конструкцию, удовлетворяющую с заданной надежностью технологическим и эксплуатационным требованиям при выбранном типе производства, изготавливаемую с применением прогрессивных технологических процессов, обеспечивающую наименьшие затраты на поиск неисправностей и ремонт при обслуживании.

Технологичность конструкции можно оценивать количественно и качественно. Качественная оценка в процессе проектирования предшествует количественной.

При анализе конструкции рассматриваем требования к технологичности сборочных единиц и деталей.

Чтобы обеспечить технологичность сборочной единицы «Регулятор частоты вращения» необходимо выполнить компоновку из стандартных и унифицированных частей, обеспечив прямое функциональное назначение; обеспечить простоту сборки; максимально использовать возможность механизации и автоматизации производства, особенно при монтаже; обеспечить свободный доступ к местам контроля и регулировки.

Технологичность детали оценивается следующими требованиями:

- конструкция детали должна состоять из стандартных конструктивныхэлементов;

- собираться из стандартных или унифицированных заготовок;

- размеры и поверхность детали должны иметь оптимальную прочность и шероховатость;

- конструкция детали должна обеспечить возможность применения типовых и стандартных технологических процессов изготовления;

- деталь должна стремиться к простой форме.

Наша сборочная единица «Регулятор частоты вращения коллекторного электродвигателя» выполнена по электрической принципиальной схеме РГКРИПТ 21030601.4205.003 Э3, имеет функциональную законченность.

Компоновка выполнена из стандартных комплектующих ЭРИ промышленного изготовления, установленных на основании платы печатной.

Проанализировав техническое задание и учитывая условия эксплуатации изделия «Регулятор частоты вращения коллекторного электродвигателя», а так же допускаемые значения воздействующих факторов по 4 группам жесткости в соответствии с ГОСТ23752-79 «Платы печатные.ОТУ», устанавливаем - плата должна соответствовать ГОСТ23752-79 группа жесткости 2. Обеспечить простоту сборки и уменьшить массогабариты конструкции, ипользовать возможность автоматизации и механизации в производстве при сборке и монтаже, нам поможет выбор печатного монтажа.

При печатном монтаже электрические соединения элементов электрического модуля выполнены с помощью печатных проводников. Печатный монтаж является групповым монтажом, что позволяет получить все соединения (электрические) за один технологический цикл, обеспечивая технологичность конструкции. Поэтому мы выбираем основным элементом конструкции деталь: плата печатная.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

Применение печатной платы позволяет получить значительное повышение плотности межсоединений и возможность миниатюризации конструкции. Печатная плата гарантирует стабильную повторяемость электрических параметров от образца к образцу, отсутствие монтажных ошибок, высокую идентичность электрических и конструктивных параметров, повышает надежность и качество аппаратуры, уменьшает трудоемкость и себестоимость изделия, повышает производительность труда за счет использования механизированного и авторизированного оборудования при ее изготовлении по типовым технологическим процессам. Таким образом, технологичность конструкции обеспечивается.

Используя государственные и отраслевые стандарты ГОСТ 29137-91 «Формовка выводов и установка изделий электронной техники на печатные платы. Общие требования и нормы конструирования», выполняем компоновку одним из выбранных методом. Выбираем габаритные размеры ЭРИ, установочные и присоединительные, определяем варианты установки на плату. Производим электрическое соединение ЭРИ печатными проводниками, условно изображая и в виде линий. Трассировку соединений на ПП выполняем в соответствии с требованиями ГОСТ 2.417-91 «Платы печатные. Правила оформления чертежей». Выбираем габаритные размеры и конфигурацию платы печатной, учитывая требования ГОСТ 10317-79 «Платы печатные. Основные размеры».

В результате компоновки получена печатная плата простой прямоугольной формы, минимальными для нашей схемы габаритными размерами 100 х 145мм.

Выбираем толщину платы с учетом нагрузки по ГОСТ 23751- 86, она равна 1,5 мм. Выбираем материал для печатной платы по ГОСТ 10316-78 «Гетинакс и стеклотекстолит фольгированные. ТУ».

Эти материалы стандартизированы, имеют промышленный выпуск и гарантию качества они недефицитны, недороги, имеют удовлетворительную обрабатываемость. Их применение повышают технологичность конструкции.

По конструктивным особенностям печатные платы с жестким основанием делятся на типы односторонние (ОПП), двухсторонние (ДПП) и многослойные (МПП).

В ДПП печатные проводники располагаются с 2-х сторон ПП. Электрическая связь между проводниками разных сторон осуществляется переходными отверстиями, использование которых позволяет реализовать почти любую схему. В качестве переходных отверстий могут быть использованы монтажные отверстия, если плотность монтажа низкая и не требуются дополнительные переходы. Использование ДПП позволяет значительно повысить плотность монтажа при одной и той же точности проводящего рисунка. Недостатком является некоторое снижение надежности (из-за переходных

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

отверстий) и незначительное увеличение стоимости. ДПП изготавливаются комбинированным методом: негативным или позитивным. Но так как на эти методы изготовления разработаны типовые технологические процессы, то применение ДПП в конструкции технологично в целом.

Определяем класс точности печатной платы. По точности выполнения элементов проводящего рисунка печатные платы делятся на 5 классов ГОСТ 23751-86 «Платы печатные. Основные параметры конструкции». Выбираем класс точности 3, являющейся характерным для печатных плат с микросхемами. Плата средней насыщенности. Узких мест не имеет. Печатные платы 3 класса точности сравнительно просты в изготовлении, надежны в эксплуатации, имеют невысокую стоимость. Учитывая условия эксплуатации нашей конструкции, печатный узел «Регулятор частоты вращения» лаком не покрываем, что позволяет повысить ремонтопригодность конструкции и технологичность, снизить себестоимость.

Габаритный размер печатного узла 145х100х20мм.

Вывод: конструкция «Регулятор частоты вращения коллекторного электродвигателя» является технологичной, так как отвечает следующим требованиям:

- проста и целесообразна;

- имеет прямое функциональное назначение;

- удовлетворяет требованиям миниатюризации;

- класс точности 3 (ГОСТ 23751-86), то есть точность изготовления средняя, возможно использование для получения ПП стандартного оборудования;

- в модуле максимально использованы нормализованные и стандартизованные изделия (ЭРИ), кроме детали печатной платы, которая является оригинальной;

- материал платы: фольгированный стеклотекстолит недорогой и недефицитный, выпускаемый промышленно, имеет удовлетворительную обрабатываемость;

- применение печатного монтажа увеличивает надежность конструкции; обеспечивает возможность серийного изготовления; применения механизированных и автоматизированных процессов производства, использования типовых ТП;

- размеры и поверхность печатной платы имеют оптимальную точность и шероховатость: h 14 – для габаритных размеров платы;

Н 12 – для крепежных отверстий;

R_z40 – для металлизированных отверстий и торцевых

поверхностей;

- в печатной плате количество типоразмеров монтажных отверстий не более трех типоразмеров.

Таким образом, на изготовление регулятора частоты вращения потребуется минимальное количество времени, труда и средств производства.

ПП устанавливаем внутри корпуса конструкции и крепим с помощью винтов М 3.0, используя 4 отверстиядиаметром 3,0Н12.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

3 Технологическая часть

3.1 Технологический процесс сборки и монтажа регулятора частоты вращения.

Разработка технологического процесса производим по сборочному чертежу изделия РГКРИПТ 21030601.4205.005 СБ и его спецификации с учетом годовой программы выпуска изделия 1000шт.

При годовой программе выпуска изделия 1000шт. тип производства будет серийным и партией запуска при ежемесячной повторяемости:

(3.1)

где: N – годовая программа выпуска изделий;

К – количество партий,

Принимаем N=84шт.

Маршрутный технологический процесс (ТП) сборки и монтажа изделия в последовательности выполняемая всех его операций описываем в маршрутной карте (МК) РГКРИПТ.10185.4226

МК разрабатывается в соответствии с ГОСТ3.1118-82 на диаграммах 2 и 1б и содержит все остальные операции сборки и монтажа изделия, а также выполняемые операции комплектования деталями, ЭРЭ, материалами, необходимыми для выполнения основных операций, подготовки ЭРЭ к монтажу (лучшие выводов ЭРЭ, их формовку), контроля изделия.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

3.2 Техническое нормирование сборочно-монтажных работ.

Нормирование технического процесса (ТП) заключается в определении трудоемкости выполнения всех операций со сдельной оплатой труда. На сборно-монтажные операции нормы времени определяется расчетно-аналитическим методом по отраслевым стандартам ОСТ.4ТО.050.012 соответственно. На остальные операции со сдельной оплатой труда трудоемкость их определяется в процентном соотношении от суммарной трудоемкости сборочно-монтажных работ.

В серийном производстве норма времени рассчитывается по формуле

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

штучно-калькуляционного времени.

t_ШТ.К= t_ШТ + t_П.З, (3.1)

где: t_П.З – подготовительно - заключительное время, даваемое на получение тех. документации, её изучение, получение необходимого инструмента и приспособлений, их наладку в начале работы и после окончания работы приведение в первоначальное состояние;

t_ШТ – штучное время, определяемое по формуле,

t_ШТ= t_ОП + t_ДОП, (3.2)

где: t_ОП – оперативное время, затрачиваемого на выполнение вспомогательных и основных переходов;

t_ДОП – дополнительное время, включающее в себя организационно-техническое обслуживание рабочего места, время на отдых и личные надобности.

t_ОП= t_О+ t_В, (3.3)

где: t_О – основное время;

t_В – вспомогательное время.

t_ДОП= t_ОБС+ t_ОЕ, (3.4)

где: t_ОБС – время организационно технического обслуживания рабочего места и оборудования, затрачиваемое на поддержание рабочего места в нормальном состоянии, смену инструмента, под наладку приспособлений и оборудования, его смазку;

t_ОЕ – время на отдых и естественные надобности, затрачиваемое на восстановление физических сил и психологического состояния человека и оправление его физических потребностей.

Остальные элементы времени t_ПЗ, t_ОБС, t_ОЕ берутся в процентном отношении от t_ОП.

Определяем по нормативам элементы вспомогательного и основного времени t_В и t_o

Операционный техпроцесс выполнения по операциям заносим в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 Нормирование сборочных операций

п.п.	Содержание перехода	t_в, мин	t_о, мин
1	Извлечь плату печатную поз. 1 из тары	0,035	–
2	Извлечь лепесток поз. 2 и установить на плату	0,035	–
3	Установить лепесток поз.2 на плату печатную	–	0,063
4	Установить плату с лепестком в штамп	0,04	–
5	Осадить лепесток	–	0,13
6	Повторить переход 2…5 для лепестков 2-17 поз. 2 (16 шт.)	1,2	3,088
7	Снять плату с лепестками со штампа	0,03	–
8	Уложить сборку в тару	0,04	–

Определяем оперативное время по формуле 3.3

× 16 + 0,03 + + 0,04 = 4,661 мин.

Определяем подготовительно-заключительное время

(3.5)

Определяем время организационно технического обслуживания

(3.6)

Определяем время на отдых и естественные надобности человека

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

, (3.7)

Определяем штучноеи штучно-калькуляционное время по формулам 3.1 и 3.2

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

мин.

Нормирование 030 монтажной операции производим аналогичным образом и записываем в таблицу 3.2

Таблица 3.2 Нормирование монтажных операций

п.п.	Содержание перехода
1	Извлечь плату с лепестками из тары	0,035	-
2	Установить плату в приспособление	0,065	-
3	Извлечь микросхему DD1 поз. 17 из тары	0,035	-
4	Установить микросхему DD1 поз. 17 на плату с лепестками	-	0,19
5	Флюсовать и паять крайние выводы микросхемы DD1 поз. 17	-	0,68
6	Повторить переходы 3-5 для микросхем DA1, DD2-DD4 поз. 18-21 (4 шт.); для цифрового индикатора HG1 поз. 32	0,175	4,35
7	Извлечь резистор R1 поз. 22 из тары	0,035	-
8	Установить резистор R1 поз. 22 согласно схеме	-	0,19
9	Флюсовать и паять выводы резистора R1 поз. 22	-	0,34
10	Повторить переходы 7-9 для резисторов R2-R9 поз. 23-27 (8 шт.)	0,28	4,24
11	Извлечь конденсатор С1 поз. 14 из тары	0,035	-
12	Установить конденсатор С1 поз. 14 согласно схеме	-	0,19
13	Флюсовать и паять выводы конденсатора С1 поз. 14	-	0,34
14	Повторить переходы 11-13 для конденсаторов С2-С5 поз. 13, 15, 16 (4 шт.)	0,14	2,12
15	Извлечь диод VD2 поз. 4 из тары	0,035	-
16	Установить диод VD2 поз. 4 согласно схеме	-	0,19
17	Флюсовать и паять выводы диода VD2 поз. 4	-	0,34
18	Повторить переходы 15-17 для диодов VD1, VD3-VD6 поз. 3, 5-8 (5 шт.); индикаторы HL1-HL2 поз. 9 (2 шт.)	0,245	3,71
19	Извлечь кварц К1 поз. 10 из тары	0,035	-
20	Установить кварц К1 поз. 10 согласно схеме	-	0,19
21	Флюсовать и паять выводы кварца К1 поз. 10	-	0,34
22	Извлечь транзисторVT1 поз. 30 из тары	0,035	-
23	Установить транзистор VT1 поз. 30 согласно схеме	-	0,21
24	Флюсовать и паять выводы транзистора VT1 поз. 30	-	0,282
25	Повторить переходы 22-24 для транзисторов VT2, VT3 поз. 31, 29 (2 шт.)	0,07	0,984
26	Снять сборку с приспособления	0,09	-
27	Уложить сборку в тару	0,042	-

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

Определяем оперативное время по формуле 3.3

Определяем подготовительно-заключительное время по формуле 3.5

Определяем время организационно технического обслуживания по формуле 3.6

Определяем время на отдых и естественные надобности человека по формуле 3.7

Определяем дополнительное время по формуле 3.4

Определяем штучноеи штучно-калькуляционное время по формулам 3.1 и 3.2

Для определения норм времени на остальные операции рассчитываем суммарные элементы норм времени на сборочно-монтажные работы

Нормы времени на остальные операции берутся в процентном отношении от норм времени сборочно-монтажных работ и выполнены в таблице 3.3

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

Таблица 3.3 Нормы времени на различные операции

Наименование операции	% от суммарного времени сборочно-монтажных работ
Сборочно-монтажные работы	100	0,623	26,926	27,549
005 Комплектование	5	0,031	1,346	1,378
010 Лужение	10	0,062	2,692	2,756
015 Формовка	20	0,124	5,384	5,512
020 Маркировка	20	0,124	5,384	5,512
025 Сборка	-	0,117	5,039	5,156
030 Монтаж	-	0,506	21,887	22,393
035 Пайка	5	0,031	1,346	1,378
040 Промывка	5	0,031	1,346	1,378
045 Контроль	10	0,062	2,692	2,756
050 Покрытие	5	0,031	1,346	1,378

Значение и заносятся в маршрутную карту РГКРИПТ10185.42104.

3.3 Расчет потребности основных и вспомогательных материалов

Для операции «010 Лужение» материалами являются флюс ФКСп ОСТ4.ГО.033.200 и припой ПОС 61 ГОСТ21931-76. Лужение необходимо для повышения прочности сцепления ЭРЭ с платой при пайке.

В операции «020 Маркировка» в качестве маркировочного материала берем краску МК ЭБ белую ОСТ4.054.205. Маркировка необходима для обозначения на печатной плате маркировочных символов, обозначение и дату изготовления печатной платы.

Для операции «030 Монтаж» основными материалами являются флюс ФКСп ОСТ4.ГО.033.200 и припой ПОС 61 ГОСТ 21931-76. Припой применяется в этой операции лишь для наживления многовыводных элементов, таких как микросхемы, а также элементов, которые могут вывалиться при последующей операции пайки.

Операция «035 Пайка» производится тем же припоемПОС 61 ГОСТ 21931-76 и флюсом ФКСп ОСТ4.ГО.033.200 что и «030 Монтаж».

В операции «040 Промывка» используется спирто-бензиновая смесь СБС 1:1 ОСТ4.ГО.033.022, для удаления излишек флюса на печатных узлах

Нормы расходов материалов приведены в таблице 3.4

Таблица 3.4

Материалы	Норма расхода	Количество на 1 изделие
005 Комплектование
Припой ПОС61 Флюс ФКСп Краска МКЭБ белая Лак УР-231 Спирто-бензиновая смесь	- - - - -	31,2г 9,36г 5,3г 0,003л 0,002л
010 Лужение
Припой ПОС61 Флюс ФКСп	0,1г/пайку 0,03г/пайку	15,6г 4,68г
020 Маркировка
Краска МКЭБ белая	0,1г/ср.надпись	5,3г
030Монтаж
Припой ПОС61 Флюс ФКСп	0,1г/пайку 0,03г/пайку	3,9г 1,17г
035 Пайка
Припой ПОС61 Флюс ФКСп	0,1г/пайку 0,03г/пайку	11,7г 3,51г
040 Промывка
Спирто-бензиновая смесь	0,125л/ м²	0,002л
050 Покрытие
Лак УР-231	0,17л/ м²	0,003л

Полученные значения норм времени (табл. 3.3) и потребное количество материалов (табл. 3.4) вносим в соответствующие графы маршрутной карты РГКРИПТ.10185.42107.Эти же значения являются исходными данными для выполнения экономической части проекта.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

4Экономическая часть

4.1 Численности основных производственных рабочих участка

Трудоемкостьопераций длябазового изделия принимается согласно данным технологическогонормированияи технологическихкарт.

Расчетнеобходимого количестваоборудования, для выполнения производственной программы, производитсяповидам оборудования,исходя изтрудоемкости операции групповоготехпроцесса и полезного фонда рабочего времени единицы оборудования по следующей формуле:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

(4.1)

где: - трудоемкость операций, нормо-час.;

- производственная программа с учетом технологического брака, шт., рассчитывается по формуле:

(4.2)

где: Q - годовая производственная программа, шт.;

- действительный фонд времени работы единицы оборудования, за период выполнения производственной программы, час. (

- планируемый коэффициент выполнения норм (

Коэффициент нагрузки оборудования (

(4.3)

Расчет количества необходимого оборудования, средний коэффициент его загрузки (

Таблица 4.1 Количество оборудования

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

Операции	Трудоемкость,	Кол-во оборуд.,		Стоимость единицы, руб.	Общая стоимость, руб.
мин.	н.час.	расчет.	прин.
Заготовительная	9,454	0,1579	0,0410	1	0,0410	18000,00	18000,00
Маркировочная	5,384	0,0897	0,0233	1	0,0233	14000,00	14000,00
Сборочная	5,039	0,0843	0,0219	1	0,0219	21000,00	21000,00
Монтажная	23,233	0,3865	0,1003	1	0,1003	27000,00	27000,00
Контр.-тестовая	5,384	0,0897	0,0233	1	0,0233	240000,00	240000,00
Прочие	2,695	0,0452	0,0117	1	0,0117	12000,00	12000,00
ИТОГО:	51,189	0,8538	0,2217	6	0,0370	-	332000,00

Численность основных производственных рабочих определяется по формуле:

(4.4)

где:

(4.5)

где: - трудоемкость изготовления единицы изделия, нормо-час.;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

4.2.1 Рассчитываем стоимость основных и вспомогательных материалов. Потребность производства в материалах определяется в пункте 3.3, а их стоимость рассчитывается исходя из рыночных цен на них в настоящее время.

Расчет стоимости материалов приводится в таблице 4.2.

Таблица 4.2 Стоимость основных и вспомогательных материалов

Наименование материала	Ед. измер.	Цена единицы, руб.	Кол-во на изделие	Сумма на изделие, руб.
Лак УР-231	л.	42,80	0,0030	0,13
Припой ПОС-61	кг.	191,60	0,0312	5,98
Спирто-бензиновая смесь, СБС	л.	41,30	0,0020	0,08
Флюс ФКСп	кг.	52,40	0,0094	0,49
Краска МКЭБ белая	кг.	65,20	0,0053	0,35
Итого:	руб.	-	-	7,03
Транспортно-заготовительные расходы (5%)	руб.	-	-	0,35
Всего:	руб.	-	-	7,38

Таким образом, стоимость основных и вспомогательных материалов с учетом ТЗР составила:

- на программу по участку 7527,60 руб.

- на базовое изделие 7,53 руб.

4.2.2 Рассчитываем стоимость покупных полуфабрикатов и комплектующих изделий. Потребность производства в покупных полуфабрикатах и комплектующих изделиях определяется в пункте 3.2, а их стоимость рассчитывается исходя из рыночных цен на них в настоящее.

Расчет стоимости покупных полуфабрикатов и комплектующих изделий приводится в таблицу 4.3.

Таблица 4.3 Стоимость комплектующих изделий

Наименование комплектующих изделий	Ед. измер.	Цена единицы, руб.	Кол-во, шт.	Сумма на изделие, руб.
Диод АЛ107А	шт.	0,98	1	0,98
Диод Д226	шт.	2,88	1	2,88
Продолжение таблицы 4.3

Наименование комплектующих изделий	Ед. измер.	Цена единицы, руб.	Кол-во, шт.	Сумма на изделие, руб.
Диод КД202Р	шт.	2,25	1	2,25
Диод КЦ407А	шт.	8,70	1	8,70
Диод КЦ409В	шт.	15,87	1	15,87
Диод ФД256	шт.	16,55	1	16,55
Индикатор АЛ102БМ	шт.	1,92	2	3,84
Кварц М1	шт.	15,38	1	15,38
Кнопки DO-2	шт.	5,42	3	16,26
Конденсатор К10-59	шт.	1,96	1	1,96
Конденсатор К50-6	шт.	0,15	2	0,30
Конденсатор К50-7	шт.	0,17	1	0,17
Конденсатор К53-18	шт.	18,30	1	18,30
Лепесток	шт.	0,06	17	1,02
Микросхема PIC16F84A	шт.	130,56	1	130,56
Микросхема К514ИД1	шт.	21,37	1	21,37
Микросхема К555ИД7	шт.	2,98	1	2,98
Микросхема К555ИЕ5	шт.	4,20	1	4,20
Микросхема КР142ЕН5А	шт.	4,02	1	4,02
Резистор Р1-12	шт.	0,55	9	4,95
Реле РЭН18	шт.	48,77	1	48,77
Транзистор КТ315Г	шт.	0,53	1	0,53
Транзистор КТ605Б	шт.	1,60	1	1,60
Транзистор КТ834В	шт.	61,47	1	61,47
Цифровой индикатор АЛС318А	шт.	28,05	1	28,05
Печатная плата РГКРИПТ 21030601.4205.004 ПП	шт.	14,26	1	14,26
Итого:	руб.	-	-	427,22
Транспортно-заготовительные расходы (5%)	руб.	-	-	21,36
Всего:	руб.	-	-	448,58

Таким образом, стоимость покупных полуфабрикатов и комплектующих изделий с учетом ТЗР составила:

- на программу по участку 457551,60 руб.

- на базовое изделие 457,55 руб.

4.2.3 Рассчитываем амортизационные начисления технологического оборудования. Расчет производится исходя из действующих годовых норм амортизации, по данным справочника для предприятий всех форм собственности, в настоящий период времени.

Амортизационные начисления технологического оборудования определяется по формуле:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

(4.6)

где:

Расчет амортизационных начислений технологического оборудования приводится в таблице 4.4.

Таблица 4.4 Амортизация технологического оборудования

Наименование оборудования	Стоим ед. обор., руб.		Амортизация, руб.
на изделие	на программу
Рабочие места, в том числе
Заготовительной операции	18000,00	161,061	0,07	64,84
Маркировочной операции	14000,00	91,487	0,03	28,65
Сборочной операции	21000,00	85,965	0,04	40,38
Монтажной операции	27000,00	394,234	0,24	238,06
Контрольно-тестовой операции	240000,00	91,492	0,49	491,08
Прочие операции	12000,00	46,104	0,01	12,37
Итого:	-	-	0,88	875,38

Таким образом, сумма амортизационных начислений технологического оборудования, за год, составила:

- на программу по участку 875,38 руб.

- на базовое изделие 0,88 руб.

4.2.4 Рассчитываем основную и дополнительную заработную плату основных производственных рабочих по тарифной системе. Основная заработная плата основных производственных рабочих определяется по формуле:

(4.7)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

- процент премиальных доплат за качество выполняемых работ, из фонда заработной платы, % (

(4.8)

где:

Средний разряд выполняемых работ определяется по формуле:

(4.9)

где: Р - соответствующий разряд выполняемых работ;

i - операция технологического процесса,

Тарифная ставка среднего разряда определяется по формуле:

(4.10)

где:

разряда;

На данный момент времени тарифная ставка 1-го разряда, по южному федеральному округу, составляет

По данным тарифно-квалификационного справочника, приводятся необходимые для расчета, тарифные коэффициенты соответствующих разрядов и тарифные ставки, по южному федеральному округу в таблице 4.5.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

Разряды работ	1	2	3	4	5	6
Тарифный коэффициент	1,00	1,30	1,69	1,91	2,16	2,44
Тарифная ставка, руб.	15,31	19,91	25,88	29,25	33,07	37,36

В соответствии с трудоемкостью операций и разрядами выполняемых работ, в таблице 4.6., приводится расчет среднего разряда работ, а также сдельных расценок на базовое изделие.

Таблица 4.6 Средний разряд работ и сдельная расценка

Наименование операций	Разряд работ	Тшт., н.час.	Тариф. коэф., (Е)	Тарифная ставка, руб.	Расценка, руб.
Заготовительная	3	0,1579	1,69	25,88	4,09
Маркировочная	3	0,0897	1,69	25,88	2,32
Сборочная	4	0,0843	1,91	29,25	2,47
Монтажная	4	0,3865	1,91	29,25	11,31
Контрольно-тестовая	2	0,0897	1,30	19,91	1,79
Прочие	3	0,0452	1,69	25,88	1,17
Итого:	3,445	0,8538	-	27,38	23,38

Основная заработная плата основных производственных рабочих составила:

(4.11)

Дополнительная зарплата составляет 10% от основной зарплаты:

(4.12)

(4.13)

Такимобразом, суммаосновнойи дополнительнойзарплаты основных производственных рабочих,определилась:

-на программу по участку:

(4.14)

- на базовое изделие:

(4.15)

4.3 Расчетполнойсебестоимости,прибыли иоптовойцены предприятиянаодно базовоеизделиеи напрограммупо участку.

Расчетполной себестоимости,прибылии оптовой ценыпредприятия на одно базовое изделие и на программу по участку приводится в таблице 4.7.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

Методика расчетаотдельныхстатей находитсявпримечании таблицы.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

Таблица4.7 Расчёт полной себестоимости, прибыли и оптовой цены

Наименованиестатей	Сумма, руб.	Структ себест. %	Примеч.
на изделие	на программу
Основныематериалы с учетом транспортно-заготовительных расходов	7,53	7527,60	1,147	См. пп.4.2.1
Комплектующие изделия с учётом транспортно-заготовительных расходов	457,55	457551,60	69,714	См. пп.4.2.2
Основнаяидополнительная зарплата ОПР	39,35	39348,54	5,995	См. пп.4.2.4
Отчислениянастраховые взносы от зарплаты ОПР	10,32	10230,62	1,559	26 % от (Зо + Зд)опр.
Амортизационные начисления технологического оборудования	0,88	875,38	0,133	См.пп.4.2.3
Подготовка и освоение производства новой продукции	19,68	19674,27	2,998	50 % от (Зо + Зд)опр
Общепроизводственные расходы:	Цэ.об.+Цех.рас
Содержание и эксплуатация технологическогооборудования	11,81	11804,56	1,799	30 % от (Зо + Зд)опр
Цеховые расходы	43,29	43322,99	6,601	110 % от (Зо + Зд)опр
ИТОГО: Цеховая себестоимость	590,41	590335,56	89,946	å
Прочие производственныерасходы	29,52	29516,78	4,497	5% от цех. себестоим.
Общехозяйственные расходы	23,61	23609,12	3,596	60 % от (Зо + Зд)опр
ИТОГО:Производственная себестоимость	643,54	643461,46	98,039	å
Коммерческие расходы	12,87	12869,23	1,961	2% от Спроиз.
ИТОГО:Полнаясебестоимость	656,41	656330,69	100,000	å
Плановаяприбыль	131,28	131266,14	20,000	20% отСполн.
Оптоваяценапредприятия	787,69	787596,83	120,000	å

Удельный вес статей расходов в полной себестоимости определяется по формуле:

(4.16)

4.3.1 Проводим структурный анализ полной себестоимости базового изделия. Проанализировав структуру затрат и удельный вес каждой статьи затрат в их совокупной величине, можно выделить статьи с наибольшим и наименьшим удельным весом. Перечислим некоторые из них.

Наибольшим удельным весом обладают следующие статьи:

1) Стоимость материалов и комплектующих с учётом ТЗР– 70,861 %.

2) Фонд заработной платы основных производственных рабочих (зарплата и социальный сбор)– 7,554 %.

Наименьшим удельным весом обладают следующие статьи:

1) Амортизационные начисления основных средств –0,133 %.

2) Прочие производственные расходы– 4,497%.

3) Коммерческие расходы– 1,961 %.

Структурный анализ полной себестоимости базового изделия позволяет сделать вывод о том, что его изготовление являетсяматериалоёмким, так как удельныйвес материальных затрат составляет 68,902 %отполной себестоимости. Следовательно,снижение себестоимости выпускаемой продукции и повышениерентабельностипроизводства возможноприпроведении следующих мероприятий:

1) Снижениестоимостиматериалов и комплектующих изделий, за счёт их закупок по прямым договорам минуя посредников, транзитная форма поставок в отличии от складской формы поставок.

2) Внедрение типовых материалосберегающих технологических процессов.

3) Внедрение автоматизациии механизациипроизводства и труда.

4) Улучшение организациипроизводства (труда), за счет применения современных методик оперативно-производственного планирования.

5) Повышение квалификациикадров, за счёт обмена опытом между предприятиями отрасли и организации курсов повышения квалификации.

6) Снижение материалоемкости изготовления продукции, за счет внедрения новых технологий и технологического оборудования последнего поколения.

7) Ликвидация брака, за счет повышения трудовой дисциплины, проведения дней качества, усовершенствования входного и окончательного контроля.

8) Экономияматериалов за счёт применения материальных стимулов и повторного использования технологических отходов.

9) Сокращение длительности производственного цикла за счёт совмещения профессий (функций) и должностей, расширения зон обслуживания и эффективной организации и нормирования труда.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

4.3.2 Рассчитываем точку безубыточности. Для того чтобы определить точку безубыточности, необходимо рассчитать при каком объеме выпуска продукции (Q), не будет не убытков и не прибыли:

(4.17)

где:

Q - количество выпускаемых изделий, шт.;

Следовательно, точка критического объема продаж определяется по формуле:

(4.18)

где:

Постоянные расходы (затраты) на программу по участку составляют:

1) Амортизация технологического оборудования - 875,38 руб.

2) Подготовка и освоение производства новой продукции - 19674,27 руб.

3) Общецеховые расходы - 43322,99 руб.

4) Прочиепроизводственныерасходы - 29516,78 руб.

5) Общехозяйственные расходы - 23609,12 руб.

6) Коммерческие расходы - 12869,23 руб.

ИТОГО: постоянные расходына программу - 129867,77 руб.

Переменные расходы (затраты) на одно изделие составляют:

1) Основныематериалы с учетом ТЗР - 7,53 руб.

2) Комплектующие изделия с учётом ТЗР - 457,55 руб.

3) Основнаяи дополнительная зарплата ОПР - 39,35 руб.

4) Отчислениянасоциальное страхование ОПР - 10,32 руб.

5) Содержание и эксплуатация оборудования - 11,81 руб.

ИТОГО: переменные расходы на одно изделие - 526,56 руб.

И только продажа каждой дополнительной единицы изделия, будет приносить прибыль.

4.3.3 Строим диаграмму удельного веса статей калькуляции продукции.

Диаграмма удельного веса статей калькуляции, изображена на рисунке 4.1

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

Рисунок 4.1

4.4 Расчет налогов с юридических и физических лиц

Налог на добавленную стоимость (НДС)рассчитывается по ставке18%, сумманалога представляетсобойразницу междуНДС,начисленнойна объемреализациив оптовыхценахна изготовляемуюпродукциюиНДС,начисленныйна стоимостьприобретенныхматериальных ресурсов.

РассчитываемНДС:

Налог на прибыль юридических лиц представляет собой сумму, исчисляемуюсобщей (балансовой) прибылипо ставке 24%.

Рассчитываемналог на прибыль дляюридических лиц:

Транспортныйналог рассчитываетсяот годового фондаоплаты по ставке1 %.

Рассчитываемтранспортный налог:

Единый социальный налог (сбор), перечисляемый в государственные внебюджетные фонды: пенсионный, обязательного медицинского страхования, социального страхования, рассчитывается отгодового фондаоплаты труда промышленно-производственного персоналапо ставке26 %.

Рассчитываем единый социальный налог(сбор):

Расчет основных налогов приводитсявтаблице 4.8.

Виды налогов	Расчет налогов	Сумма, руб.	Прим.
1) НДС	(Опт.цена - (мат.+комп.+ +аморт.+Этех.+Этехн.))	55770,78	18%
2) Налог на прибыль		31494,27	24%
3) Транспортный налог		495,79	1%
4) Единый социальный сбор		10230,62	26%

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

где:

4.5Основные технико-экономическиепоказателипо участку

Основные технико-экономические показатели по участку и удельные показатели приводитсявтаблице 4.9.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

Таблица4.9 Основные технико-экономическиеи удельные показатели

Наименованиепоказателей	Ед. изм.	Кол-во	Примечание
Основные показатели:
1)Годовая производственная программапо участку	шт.	1000,000	По заданию
2)Режимработы	смен	1,000	Позаданию
3)Годоваятрудоемкостьбазового изделия	н.час	870,876	Произв.прогр · Тшт
4)Объем реализациивоптовых ценах предприятия	руб.	787596,83	Таблица 4.7
5)Полнаясебестоимость поучастку	руб.	656330,69	Таблица 4.7
6)Численность основных производственных рабочих	чел.	1	См. пункт4.1.
7) Годовой фонд зарплаты основных производственных рабочих	руб.	49579,16	См. пункт 4.2.4
Удельные показатели
1) Выработка на одного основногопроизводственного рабочего	шт.	1000,000
2) Трудоемкостьизготовления 1-го базового изделия	н.час.	0,8538	tшт.
3)Оптовая ценапредприятияна 1-нобазовое изделие	руб.	787,69	Таблица 4.7
4)Производственнаясебестоимостьна 1-но базовоеизделие	руб.	643,54	Таблица 4.7.
5) Среднийразрядработ	разряд	3,445	Таблица4.6
6) Точка безубыточности	шт.	497,330	См. пункт4.3.2
7)Рентабельность реализуемой продукции	%.	20,000%	Прибыль100% Себест. полная

4.6 Анализ маркетинговой службы предприятия

Производимый товар - регулятор частоты вращения.

Для чего предназначен - для изменения и поддержания скорости и заданной частоты вращения коллекторного электродвигателя, с помощью микроконтроллера. Регуляторы частоты вращения входят в состав любой аппаратуры пропорционального управления для управления скоростью вращения используемого двигателя. Без регулятора частоты вращения невозможно построить даже самую простую модель, приводимую в движение электродвигателем.

Полнаясебестоимость = 656,41 руб.

Оптовая цена предприятия = 787,69 руб.

Цены (розничные) конкурентов на аналогичный товар: от 700 до 1100 руб.

Проведенный анализ рынка показал, что существует небольшое количество производителей аналогичного товара. Их изделия имеют довольно широкий диапазон как цен, так и качества изделий.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

Наш регулятор частоты вращения является надежным. Он имеет высокий уровень качества и надежности в эксплуатации, что в данном случае имеет большую ценность для покупателя. Все вышеперечисленное делает наш товар наиболее привлекательным для потребителя.

Используется при производстве бытовых электроприборов.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

4 Охрана труда

4.1 Меры безопасности при монтаже

Охрана труда - система законодательных актов, социально-экономических, организационных, технических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и
работоспособности человека в процессе труда.

Монтажный участок, на котором будет осуществляться сборка и монтаж передатчика цифровых данных, имеет ряд опасных и вредных факторов.

В соответствии с ГОСТ 12.0.003-74 (переиздание 1999 г.) опасные и вредные производственные факторы подразделяются по природе действия на следующие группы:

- физические;

- химические;

- биологические;

- психофизиологические.

На монтажном участке имеют место следующие опасные и вредные факторы:

Опасные - ожоги кожных поверхностей нагревательным оборудованием (паяльник) и используемыми материалами; повышенный уровень статического электричества; поражение электрическим током.

Вредные - недостаточная освещенность рабочей зоны; отравление испарениями флюса, припоя, спирто-бензиновой смесью; монотонность труда.

Для защиты от окисления мест пайки применяют флюс канифольно-спиртовой. При пайке радиоэлементов происходит загрязнение воздушной среды, поверхности одежды и кожи рук свинцом, это может привести к отравлению. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1

Наименование вещества	Величина пдк, мг/м³	Преимущественное агрегатное состояние в условиях производства	Класс опасности
Свинец и его неорганические соединения (по свинцу)	0,01/0,005	а	I
Свинца гидрохинонат	0,005	а	I
Свинец и его неорганические соединения (по свинцу)	0,01/0,005	а	I

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

Требования безопасности при монтаже регулятора частоты вращения:

1) Помещения, в которых производятся пайка и лужение, должны
соответствовать требованиям санитарных правил организации процессов пайки
мелких изделий сплавами, содержащих свинец.

2) Мытьё полов на участках пайки и лужения следует производить после
каждой рабочей смены. Сухие способы уборки не разрешается.

3) Рабочие места монтажников должны быть оборудования специальными столами и устройствами, обеспечивающими хранение и размещение инструментов и материалов, необходимых для производства, а также сбора отходов производства.

4) На рабочем месте монтажника должны быть предусмотрены:

- электрощиток со штепсельными гнездами для подключения электро-
инструмента на напряжение 220 В;

- подставка для паяльника с лотком, предотвращающим попадание
припоя, флюса и нагара на поверхность стола.

5) Ванны для лужения пайки «волной» должны иметь специальные

ограждения, предотвращающие разбрызгивание припоя.

6) Ввод в эксплуатацию участков пайки, не оборудованных вентиляцией,
запрещается. Запрещается совмещать в одну систему вентиляционные устройства, обслуживающие участки пайки и другое производственное оборудование.

7) Рабочие места, на которых производится пайка, лужение, должны быть
оборудованы эффективной местнойвытяжной вентиляцией,либоработа
должна производиться с использованием электроинструмента со встроенным в него отсосом, причем:

- скорость движения воздуха непосредственно на рабочем месте пайки должна быть не менее 0,6 м/сек;

- скорость движения воздуха в зоне размещения тела работающего не должна превышать 0,2-0,3 м/сек;

- внутренниеповерхности воздуховодоввытяжныхсистем ивентиляторы должны периодически очищаться от флюса, загрязненного свинцом (очистка вентиляционных установок должна проводиться с периодичностью от 0,5 до 1 месяца);

- паяльники,находящиеся в рабочем состоянии,должныпостоянно находиться в зоне действия вытяжной вентиляции.

8) Помещения, в которых производится пайка и лужение, должны быть обеспечены приточным воздухом, подаваемым равномерно в верхнюю зону в количестве, составляющей примерно 90% объема вытяжки. Недостающие 10% приточного воздуха должны подаваться в смежные, более чистые помещения. Рециркуляция воздуха в помещениях не допускается.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

4.2 Меры пожарной безопасности на участке.

Причиной пожара на предприятиях радиоаппаратостроения могут быть: короткое замыкание, перегрузка электросети, большое переходное сопротивление, искрение и электрическая дуга, статическое электричество. Пожарная опасность возникает при использовании взрывоопасных горючих жидкостей: бензина, ацетона, бензола природного газа, легколетучих растворителей, лакокрасочных материалов.

Пожарная безопасность может быть обеспечена мерами пожарной профилактики и активной пожарной защиты.

Пожарная профилактика включает комплекс мероприятий, необходимых для предупреждения возникновения пожара или уменьшения его воздействия. Активная пожарная защита обеспечивает успешную борьбу с возникающими пожарами.

Для предотвращения пожаров согласно ГОСТ 12.01.004-91 (1999) «Пожарная безопасность. Общие требования» пожарная безопасность должна обеспечиваться системами предотвращения пожара и противопожарной защиты, в том числе организационно-механическими мероприятиями.

В производственных помещениях должна применяться комплексная структура противопожарной защиты, включая в себя:

- первичные средства тушения пожаров;

- автоматические устройства пожарной сигнализации;

- систему пожарного водопровода;

- установки, обеспечивающие удаление дыма;

- системы управления эвакуацией.

Организационно-технические мероприятия по обеспечению противопожарной безопасности предусматривают ознакомление рабочих и обслуживающего персонала с правилами пожарной безопасности, соблюдению противопожарного режима, а также порядку действий при возникновении пожара.

Для тушения пожаров необходимо оборудовать участок в соответствии с ППБ 01-93 (1999) «Правила пожарной безопасности в РФ». На участке должны быть предусмотрены первичные средства пожаротушения:

- огнетушитель порошковый ОПС-6 или ОПС-10

В процессе эксплуатации помещений должны быть обеспечена работоспособность всех инженерных средств противопожарной защиты.

Автоматическую систему пожарной сигнализации следует предусмотреть в соответствии с НПБ 110-99 (7001) «Перечень зданий. сооружений, помещений и оборудования, подлежащих защите автоматическими установками пожаротушения и автоматической пожарной сигнализации».

В производственном помещении должны быть предусмотрены система пожарного водопровода. Пожарный водопровод служит для обеспечения подачи необходимого количества технической воды и используется в случае возникновения пожара в здании, либо на ближайший прилегающий территории.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

Пожарные краны в пожарном водопроводе должны быть расположены таким образом, чтобы каждая точка помещения орошалась не менее, чем двумя струями. Пожарные краны (Е50-65 мм) комплектуются присоединенными к ним пожарными рукавами и стволами, соединенными между собой. Они должны храниться в шкафчиках с остеклененными дверцами и размещаться в заметных и доступных местах: в самом производственном помещении или в коридоре в непосредственной близости от выхода.

К системам противопожарного водоснабжения должен быть обеспечен постоянный доступ для пожарных подразделений.

Дымоудаление может осуществляться через открываемые оконные проемы или через шахту дымоудаления.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГКРИПТ 21030601.4205.000 ПЗ

Заключение

Согласно заданию на дипломный проект было необходимо разработать технологический процесс сборки и монтажа регулятора частоты вращения.

Был произведен расчёт надёжности. Среднее время наработки до отказа составило 23614 часов, вероятность безотказной работы аппаратуры в течение 10000 часов составила 0,738, срок безотказной работы - 3 года и 9 месяцев.

По ГОСТ 23751-86 «Платы печатные. Основные параметры конструкции» определён класс точности - 3 класс, и по ГОСТ 23752-79 «Платы печатные. ОТУ» - группа жесткости 2.

В качестве материала печатной платы используется стандартизированный, имеющий промышленный выпуск и гарантию качества, недефицитный, недорогой, имеющий удовлетворительную обрабатываемость стеклотекстолит фольгированный СФ-2-35-1,5 ГОСТ 10316-78 «Гетинакс и стеклотекстолит фольгированные. ТУ». Габаритные размеры печатного узла составляют 145х100.

Был произведён расчёт уровня технологичности изделия. Полученный уровень технологичности характеризует высокую технологичность изделия.

Был разработан технологический процесс сборки и монтажа изделия в маршрутном РГКРИПТ.10185.42105, РГКРИПТ.10185.42205и операционном РГКРИПТ.60188.42105 и РГКРИПТ.60188.42205 исполнении, на формах 2 и 1б ГОСТ 3.1118-82. А также была разработана технологическая схема сборки изделия РГКРИПТ.45185.4205.

Был произведён выбор оборудования и технологической оснастки, основных и вспомогательных материалов,а также было произведено техническое нормирование сборочно-монтажных работ.

Проведенный экономический расчет при первоначальной производственной программе количеством в 1000 штук показал, что:

- себестоимость одного изделия - 656,41 руб.;

- прибыль на одно изделие - 131,28 руб.;

- оптовая цена одного изделия - 787,69 руб.

В данном дипломном проекте были рассмотрены вопросы безопасности при монтаже и пожарной безопасности на участке.

При выполнении дипломного проекта были закреплены навыки работы с технической, справочной и методической литературой, действующими отраслевыми и государственными стандартами, получен опыт разработки конструкторской документации.

Проектирование регулятора частоты вращения электродвигателя

См. пункт4.1.