ПЛАТЫ ПЕЧАТНЫЕ В КОМПАС-3D

Актуальность работы не вызывает сомнений, так как в производстве изделий машиностроения, приборостроения, средств вычислительной техники и бытовой радиоэлектронной аппаратуры широко применяются печатные платы, что обеспечивает автоматизацию монтажно-сборочных операций, снижает габаритные размеры аппаратуры, металлоемкость и повышает ряд конструктивных и эксплуатационных качеств изделия. Повысить качество и скорость проектирования радиоэлектронной аппаратуры можно, используя современные системы автоматизированного проектирования.

Цель работы – создание комплекта заданий «Платы печатные» для методических указаний к курсовому проекту по инженерной и компьютерной графике для формирования общепрофессиональных и профессиональных компетенций бакалавров направления подготовки 11.03.03 Конструирование и технология электронных средств профиля «Проектирование и технология радиоэлектронных средств».

Объектом работы является система КОМПАС-3D, предмет – набор инструментов этой системы.

Задачи работы:

1) изучить функциональные возможности системы КОМПАС-3D для построения печатных плат;

2) приобрести навыки преобразования графической информации  в системе КОМПАС-3D при выполнении комплекта заданий «Платы печатные»;

3) сформировать комплект заданий «Платы печатные» для получения в дальнейшем конструкторско-технологической документации: сборочного чертежа печатных узлов, спецификаций к ним (при наличии комплекта схем электрических принципиальных).

Система КОМПАС-3D – это инструмент для создания трехмерных ассоциативных моделей отдельных деталей, сборочных единиц и чертежей, содержащих оригинальные и стандартизованные конструктивные элементы. КОМПАС – идеальное решение для автоматизации черчения, для изучения среды САПР.

Один из компонентов САПР КОМПАС – это чертежно-графический редактор для автоматизации проектно-конструкторских работ (чертежной и текстовой документации). Базовый функционал системы включает в себя, в том числе, возможность получения конструкторской и технологической документации. Простой понятный интерфейс, обширная справочная система и наличие интерактивного обучающего руководства «Азбука КОМПАС» способствуют легкому и быстрому освоению работы в системе.

Этапы проектирования электронных средств: 1) ввод принципиальной схемы; 2) моделирование схемы; 3) упаковка схемы на печатную плату; 4) размещение компонентов на печатной плате; 5) получение конструкторской документации; 6) получение информации для производства плат на технологическом оборудовании.

Печатная плата (ПП) – это плоское изоляционное основание с отверстиями, на одной или обеих сторонах которого расположены полоски металла (проводники) в соответствии с электрической схемой изделия; служит для монтажа на них электрорадиоэлементов (ЭРЭ) с помощью полуавтоматической или автоматической установки с последующей пайкой.

Комплекты для приборостроения и есть такие инструменты КОМПАС-3D. Это необходимые и полнофункциональные наборы специализированных пакетов и приложений, которые объединены общей идеей автоматизации проектирования радиоэлектронной аппаратуры и электрооборудования.

Чертеж печатной платы, созданный в КОМПАС, предполагает существование исходного готового проекта печатной платы. В модуле схем проектируется схема электрическая принципиальная с применением электронных компонентов из единых библиотек, затем посредством трансляции данных (списка соединений) в модуле печатной платы автоматически размещаются электронные компоненты согласно схеме электрической принципиальной. Также в проекте печатной платы можно применять единые библиотеки. Электронные компоненты размещаются (вручную или автоматизировано) в пределах контура печатной платы. Далее происходит ручная, полуавтоматическая или автоматическая трассировка проводников с применением программы – автотрассировщика. Модуль символов и модуль корпусов, а также модуль библиотек служат соответственно для создания символов, посадочных мест и наполнения компонентов в единые библиотеки электронных компонентов.

Результаты процесса проектирования  радиоэлектронных устройств (РЭУ) – готовая схема РЭУ и данные проектирования печатной платы. Но также необходимо наличие комплекта конструкторской документации, состоящей из схемы электрической принципиальной – Э3, перечня элементов – ПЭ3, чертежа печатной платы (ПП), сборочного чертежа РЭУ и спецификации на него.

В системе КОМПАС-3D нами построены 17 вариантов и образец задания «Печатные платы» для методических указаний к курсовому проекту по инженерной и компьютерной графике для студентов, обучающихся по программам высшего образования по направлению подготовки 11.03.03. Пример одного из вариантов и образец выполнения задания приведены на рисунках 1 и 2.

Рисунок 1. Пример варианта графической части курсового проекта «Платы печатные»

Рисунок 2. Образец выполнения варианта графической части курсового проекта «Платы печатные»

При выполнении комплекта заданий применялось плоское компьютерное геометрическое моделирование в 2D-подсистеме САПР (подсистеме инженерной графики), в которой создание векторных геометрических моделей основывалось на построении по заданным отношениям (условиям и ограничениям) и с использованием преобразований. Построение с использованием отношений заключалось в последовательном задании примитива, подлежащего построению; списка отношений и примитивов, к которым заданы отношения. Построение (редактирование) с использованием преобразований состояло в задании сначала преобразуемого объекта, затем – преобразования (что определяется командой), далее – выполнения преобразования путем аналитических расчетов и операций с векторной математической моделью.

Практическая значимость работы состоит в построении в системе КОМПАС-3D комплекта заданий «Платы печатные», состоящего из 17-ти вариантов, для методических указаний курсового проекта [2] по инженерной и компьютерной графике, что позволяет оптимизировать учебный процесс по геометро-графическим дисциплинам, сформировать общепрофессиональные и профессиональные компетенции бакалавров направления подготовки 11.03.03 Конструирование и технология электронных средств профиля «Проектирование и технология радиоэлектронных средств», необходимые для освоения последующих общепрофессиональных и специальных дисциплин, при выполнении курсовых работ и дипломного проекта.

Список литературы:

1. Александров К.К., Кузьмина Е.Г. Электротехнические чертежи и схемы. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 282 с.
2. Ваншина Е.А. Платы печатные: методические указания к курсовому проекту. – Оренбург: ОГУ, 2017. – 45 с.
3. Жигалов А.Т., Котов Е.П., Шихаев К. Н., Хохлов Б.А. Конструирование и технология печатных плат:  учебное пособие для радиотехнических специальностей вузов. – М.: Высш.шк., 1973. – 216 с.
4. Лашкова Н.А. Начертательная геометрия и инженерная графика: чертежи и схемы по специальности: учебно-методическое пособие для учащихся. – 3-е изд., испр. – Минск: МГВРК, 2011. – 86 с.