Курсовая работа: Проектирование хронологического процесса сложения платы преобразователя влажности газа

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського

«Харківський авіаційний інститут»

Кафедра авіаційних приладів та вимірювань

Пояснювальна записка до курсової роботи

з дисципліни «Технологія виготовлення засобів вимірювальної техніки»

ПРОЕКТУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ СКЛАДАННЯ ПЛАТИ ПЕРЕТВОРЮВАЧА ВОЛОГОСТІ ГАЗУ

2009

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Назначение электронного узла, условия работы

2. Анализ технических условий на сборку и контроль

2.1 Технические требования конструктора

2.2 Лак УР-231 ОСТ 92-1468-90

2.3 Припой ПОС 61 ГОСТ 21931-76

2.4 Технические требования и требования безопасности к типовым операциям сборки и контроля блоков и узлов на печатных платах ОСТ 92-1042-82

2.5 Варианты установки ЭРЭ на плату ОСТ 4.010.030-81

3. Определение типа производства

4. Выбор организационной формы сборки

5. Анализ технологичности

5.1 Качественная оценка технологичности

5.2 Количественная оценка технологичности

6. Разработка технологической схемы сборки

7. Разработка маршрутной технологии

7.1 Анализ типового технологического процесса и выбор необходимых операций для разработки единичного ТП

7.2 Разработка операций единичного ТП, установления их содержания

7.3 Выбор оборудования, приспособлений, инструмента и вспомогательных материалов

7.4 Маршрутная технология единичного ТП

8. Разработка операционной технологии

8.1 Выбор операции для разработки и оптимизации по трудоемкости

8.2 Установление содержания переходов, вариантов выполнения операций и их нормирование

8.3 Определение оптимального варианта выполнения операции (по трудоемкости) в зависимости от числа изделий в партии

9. Нормирование технологического процесса и уточнение типа производства

Заключение

Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ

Технология изготовления приборов является неотъемлемой частью разработки определенного вида изделий. Технологическим процессом сборки называют совокупность операций по соединению, координированию, фиксации, закреплению деталей и сборочных единиц для обеспечения их относительного положения и движения, необходимого для выполнения функционального назначения сборочной единице и общей сборки приборов. На самом раннем этапе разрабатывается технология новых материалов, затем из новых материалов изготавливаются детали и только потом детали собираются в готовый прибор.

Процесс сборки является заключительным этапом изготовления прибора, а значительной степени определяющим его основные эксплуатационные качества. Выполнение сборочных работ связано с большой затратой времени и охватывает механическую сборку деталей, сборку электрорадиоэлементов и монтаж их пайкой, наладку и регулировку, а также контрольные проверочные операции. Под проектированием технологического процесса сборки подразумевают процесс подготовки технической документации для производства изделий в конкретных условиях заданной программы при соблюдении технологических и экономических ограничений. Независимо от типа и вида производства проектирование технологического процесса содержит в себе разработку маршрутных и операционных технологий, выбор технологического оборудования, технологической оснастки и инструментов, технико-экономическую оценку варианта технологического процесса

1. НАЗНАЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО УЗЛА И УСЛОВИЯ ЕГО РАБОТЫ

Плата преобразователя влажности газа предназначена для приемки, обработки сигнала со всеми последующими вычислениями и выдаче информации на дисплей и компьютер (или в любую систему автоматического регулирования). Питание платы осуществляется от сети. Микросхемы питаются напряжением +5В, которое идет от стабилизатора. Входной сигнал поступает в преобразователь от чувствительного элемента, который находится в трубе с контролируемым газом. Данное устройство нашло применение на отопительных станциях, а так же на транспортировочных газовых трубах.

Условия работы электронного узла

1.         Вибрация: частота, Гц 10…70 ускорение, g 1…4

2.         Многократные удары: ускорение, g 10…15 длительность, мс 5…10

3.         Однократные удары: ускорение, g 50…1000 длительность, мс 0,5…10

4.         Температура max, K: рабочая 323 предельная 380

5.         Температура min, K: рабочая 233 предельная 223

6.         Влажность относительная, % 80…93 При температуре, К 213

7.         Акустические шумы: уровень, дБ 85…125 частота, Гц 50…1000

8.          Атмосферное давление, Па: максимальное 10,6*104 минимальное 5,7*104

9.         Линейное ускорение, g: замедленное 2…4 центробежное 2…5

10.      Ветровая нагрузка, м/с: рабочая до 50 предельная до 70

2. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА СБОРКУ И КОНТРОЛЬ

2.1 Технические требования конструктора

1.         Технические требования по монтажу по ОСТ92-1042-82

2.         Установку элементов производить по ОСТ4ГО 010 030-81 Элементы позиций 11, 12, 13, 14, 15, 16, 20 – Вариант IIA. Элементы позиций 6, 7, 8, 9, 10, 17 – Вариант IIB. Элементы позиций 2, 3, 4, 5 – Вариант VIA.

3.         Паять ПОС-61 ГОСТ 21930-76

4.         Плату после сборки покрыть лаком УР-231 ОСТ 92-1468-90.

5.         *Размеры для справок.

6.         Клеймить плату краской ТНПФ-84 ТУ 29-02-889-79.

2.2 Лак УР-231 ОСТ 92-1468-90

Ø   Область применения [1] – узлы, субблоки, блоки на микросхемах и других радиоэлементах с объемным или печатным монтажом на однослойных или многослойных печатных платах, выполненных различными методами. Компаундом, специальным лаком или фотолаком; места развальцовки, керповки; детали крепежа, экраны, металлические корпуса и детали приборов. Предназначен для отделки и защиты металлических и неметаллических деталей и узлов, влагозащиты и электроизоляции электрорадиодеталей, определяет их выбор, свойства и область применения.

Ø   Химический состав: смесь полуфабрикатного лака УР-0231 или УР-0231Л и диэтиленгликольуретана (ДГУ70) ДГУ(65/35) с массовой долей 70% по ТУ 6-03-388 (количество частей по массе=100).

Ø   Физико-механические свойства:

- водопоглощаемость после 48 часов испытаний при 20 °С=1%;

- грибостойкий.

Токсикологическая характеристика:

Лаки УР – 231 являются токсичными и горючими материалами, что обусловлено свойствами входящих в их состав смол, растворителей и применяемых для их отвердевания отвердителей. На человека лак оказывает следующее воздействие: наркотическое действие на нервную систему, раздражающее действие на кожу, слизистые оболочки глаз и дыхательных путей, поражает легкие, вызывает острые и хронические отравления. Высушенная пленка лака не оказывает вредное воздействие на организм человека.

2.3 Припой ПОС-61 ГОСТ 21930-76

Ø   Область применения [2] – лужение, пайка (при ручном и механизированном способах) выводов ЭРЭ, в том числе интегральных схем (ИС) и полупроводниковых приборов (ПП) электромонтажных элементов печатных плат, электромонтажных соединений ячеек и блоков, точных приборов, микропроводов, печатных кабелей и других изделий РЭА.

Ø   Химический состав:

- олово – 59 - 61%;

- свинец – остальное;

- сумма примесей – не более 0,29%.

Ø   Физико-механические свойства:

- время сопротивления разрыву при температуре 20°С – 42,18 Н/м2*106;

- температура плавления: начальная 183°С, конечная - 190°С;

- плотность при температуре 20°С – 8500 кг/м3;

- коэффициент теплового расширения ;

- теплопроводность – 50,24 Вт/(м*К);

- удельное электрическое сопротивление 0,139*10-6 Ом*м;

Ø   Токсикологические характеристики:

- характер воздействия: поражение печени, селезенки, системы кроветворения. По характеру влияния сходны с действием металлического свинца;

- влияние на кожу: при длительном воздействии – хроническая экзема;

- 1 класс токсичности и опасности по ГОСТ 12.1.007-76;

- ПДК в воздухе рабочей зоны 0,010 мг/м3 по свинцу.

2.4 Технические требования и требования безопасности к типовым операциям сборки и контроля блоков и узлов на печатных платах ОСТ 92-1042-82

Требованиям к узлам и блокам [3]

Окончательный монтаж регулировочных элементов должен производиться после регулировки изделия, о чем должно быть указано в технологическом процессе.

Требования к рихтовке, формовке и обрезке выводов элементов

Рихтовку выводов элементов допускается выполнять при условии обеспечения неподвижности участка вывода на расстоянии не менее 1 мм от корпуса. При этом не допускается перемещение торца выводов микросхем в корпусах с плоскими выводами в горизонтальной плоскости на величину более ширины вывода.

Для микросхем, имеющих в состоянии поставки отклонения концов выводов от плоскости заделки, допускается возвращать их в исходное положение, обеспечив при этом неподвижность участка вывода на расстоянии не менее 1 мм от корпуса.

Требования к лужению и пайке

Флюсы и припои должны соответствовать ОСТ 4ГО.033.200. основными припоями являются припои марок ПОС 61, ПОС 61М, ПОССу 61-05, ПОСК 50-18 по ГОСТ 21931-76.

Основными флюсами являются ФКСп, ФКЭт по ОСТ 4ГО.033.200, ФКТ по ТУ 13 – 4000177 – 51 – 84.

Флюс, поступающий на рабочие места, должен иметь отметку в сопроводительной документации о дате его изготовления, сроке годности, а в случае необходимости указание величины удельной электрической проницаемости.

На емкости, в которой находится флюс, должна быть указана марка флюса.

При изготовлении канифольных флюсов следует использовать канифоль ОК – 5 ТУ 13-4000177-154-83. При необходимости допускается увеличение содержание канифоли во флюсе ФКТ по ТУ 13-4000177-51-85 до 30 - 50% за счет уменьшения содержания растворителя.

Лужение выводов элементов, концов проводов и пайку их на печатные платы следует производить припоем одной марки.

Допускается лужение выводов элементов, концов проводов и контактных площадок печатных плат производить припоем ПОС 61 по ГОСТ 21931-76, пайку – припоем ПОСК 50-18 по ГОСТ 21931-76.

Требования к пайке

Температура и время пайки выводов элементов и концов проводов не должны превышать значений, указанных в стандартных и технических условиях на элементы. В случае отсутствия таких указаний при пайке выводов элементов, кроме микросхем, концов проводов должны выполняться следующие требования:

- температура стержня электропаяльника не более 265°С;

- время пайки – не более 3с;

- интервал между повторными пайками – не менее 20 с;

- количество перепаек – не более 2.

Требования к паяным соединениям

Пайка должна быть по возможности «скелетной», т.е. под припоем должен просматриваться контур вывода элемента. Торец вывода может быть видимым и нелуженым. Допускается «заливная» форма паяного соединения, когда выводы элемента полностью скрыты припоем.

Рисунок 2.5.1 – Варианты пайки 1 – вывод элемента; 2 – припой; 3 – контактная площадка.

Требования к лужению

Участок вывода элемента, подлежащий пайке, должен подвергаться лужению припоем на расстоянии от корпуса, указанном в технических условиях на элемент.

В случае отсутствия таких указаний лужение выводов элементов следует производить на расстоянии от корпуса не менее 1 мм.

На поверхности выводов элементов и проводов, подлежащих лужению, не должно быть лака, краски, коррозии, темных пятен.

При необходимости допускаются до лужения выводы элементов, кроме выводов микросхем, зачищать от окисной пленки, лак, краски на расстоянии не менее 2 мм от корпуса, при этом не допускается полное снятие металлического покрытия, оголение основного материала вывода и повреждение наружного контактного узла и его покрытия.

Температура и время лужения выводов элементов (кроме микросхем) и концов проводов не должны превышать указанных в государственных стандартах и технических условиях.

При отсутствии таких указаний должны быть:

- температура припоя (стержня электропаяльника) – не более 265°С;

- время лужения – не более 3 с;

- количество погружений – не более 2;

- интервал между погружениями одних и тех же выводов – не менее 5 мин;

- длина нелуженого участка жил провода от торца изоляции до уженной части должна быть не более 1 мм.

Требования к контрольно-регулировочным работам

При проведении контрольно-регулировочных и испытательных работ приспособление (контактные устройства) должны обеспечивать надежное контактирование с выводными (контрольными) контактными площадками печатной платы.

В процессе проведения контрольно-регулировочных работ не допускаются:

- замыкание цепей, выводов элементов и т.п. при применении щупов, зажимных и других контактирующих устройств;

- механические повреждения монтажа.

Допускается применение бесконтактных методов отыскания дефектов аппаратуры.

Обеспечение безопасности работающих

При разработке технологических процессов монтажа аппаратуры на печатных платах следует руководствоваться «Санитарными правилами организации технологических процессов и гигиеническими требованиями к производственному оборудованию».

Методы контроля

Операционный контроль необходимо выполнить в последовательности, указанной в технологической документации.

Контроль элементов на соответствие описаниям внешнего вида следует производить согласно описаниям предусмотренными в них средствами;

Контроль элементов, плат, проводов на отсутствие механических повреждений следует производить визуально.

Контроль флюсов ФКСп, ФКЭт, ФКТ по удельной электрической проводимости следует проводить на приборе ПКФ – 1.

Выборочный контроль паяных соединений на механическую прочность, по углу смачивания или с помощью макроструктурного анализа проводится по требованию представителей заказчика и отдела технического контроля или при наличии указаний в технической документации на изделие. При выборочном контроле в технических условиях на изделие необходимо указывать количество паяных соединений, подлежащих испытанию, порядок их выбора.

Контроль качества паяных соединений допускается производить методом сравнения с эталонными паяными соединениями, качество которых соответствует требованиям настоящего стандарта.

2.5 Варианты установки ЭРЭ на плату ОСТ 4.010.030-81

Таблица 2.5.1 - Варианты установки ЭРЭ на плату [4]

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА ПРОИЗВОДСТВА

Существует три типа производства [5]: единичное, серийное и массовое.

Единичное производство характеризуется малым объемом выпуска изделий широкой номенклатуры. При этом однажды осуществленный для какого-либо изделия процесс изготовления больше не повторяется или повторится через неопределенный промежуток времени. Оборудование, приспособления и инструменты заводов и цехов единичного производства должны быть приспособлены к изготовлению разнообразной продукции, т.е. универсальными. Квалификация рабочих очень высокая. На рабочих местах выполняются разнообразные операции. Стоимость продукции высокая.

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготавливаемых периодически повторяющимися партиями (сериями) и сравнительно большим объемом выпуска. В зависимости от количества изделий в партии, сложности изготовления, частот повторяемости партии в течение года различают производство мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное. В производстве используется универсальное и специализированное оборудование, универсальная и специальная оснастка. Средняя квалификация рабочих ниже, чем в единичном производстве. Серийный тип производства является наиболее распространенным в изготовлении авиационного оборудования.

Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготавливаемых в течение продолжительного времени. Используется специальное высокопроизводительное оборудование, которое расставляется по ходу ТП. Постоянство ТП позволяет закрепить за рабочими местами одни и те же постоянные операции, более простые, чем при серийном производстве. Это дает возможность использовать рабочую силу низко квалификации. Создаются наиболее благоприятные условия для автоматизации.

Тип производства определяется коэффициентом:

Кзо=Q/Рм ,  (3.1)

где  – число различных операций;  – число рабочих мест, на которых выполняются данные операции. Для определения типа производства введен коэффициент закрепления операции. Если за рабочим местом независимо от загрузки закреплена только одна операция, то Кзо = 1-2, что соответствует массовому производству. При 2<Кзо<10 производство крупносерийное, при 10<Кзо<20 - среднесерийное, при 20<Кзо< 40 - мелкосерийное, при Кзо >40 – единичное.

Т.к. значений для расчета по формуле нет, но зная годовую программу выпуска и принимая во внимание тот факт, что изделия авиационной промышленности преимущественно выпускаются серийно, принимаем серийный тип производства.

В серийном производстве для проектирования ТП важно рассчитать размер партии одновременно запускаемых в производство изделий

n = N / (12k),(3.2)

где k – количество партий в течение одного месяца, принимаем k=1. Из организационных и экономических соображений объем производственной партии не должен превышать 500 шт.

Для нашего случая:

n=1800/12=150 шт

Исходные данные для расчета годового фонда времени Fд:

1) количество рабочих дней в году - 253;

2) количество рабочих дней, сокращенных на 1 час - 6;

3) количество рабочих дней с полной продолжительностью смены - 247;

4) продолжительность одной смены полного рабочего дня - 8,2.

Определим годовой фонд времени работы станка или рабочего места:

(ч).

4. ВЫБОР ОРГАНИЗАЦИОННОЙ ФОРМЫ СБОРКИ

Организационной формой сборки [5] называется принятая форма связей между отдельными операциями сборочного процесса.

Основными организационными формами сборки являются стационарная и подвижная.

При стационарной сборке изделие собирается на одном или параллельно на нескольких рабочих местах. Стационарная сборка может быть концентрированной, когда изделие от начала до конца собирается на одном рабочем месте, и дифференцированной, при которой процесс разделяется на узловую и общую сборку. Сборочные единицы (узлы) собираются одновременно на нескольких рабочих местах.

Подвижная сборка заключается в том, что собираемый объект перемещается от одного рабочего места к другому в последовательности, обусловленной ТП. На каждом рабочем месте выполняется одна и та же повторяющаяся операция. Подвижная сборка выполняется двумя способами:

-  со свободным движением собираемого объекта, перемещающегося от одного рабочего места к другому по мере выполнения операции, закрепленной за рабочим местом;

-  с принудительным движением собираемого на конвейере объекта, когда его перемещение (непрерывное или периодическое) согласовано с тактом сборки. Такая сборка называется поточной.

Выбор организационной формы сборки производится в соответствии с положениями:

1)  стационарная сборка применяется в единичном и мелкосерийном производстве, и в серийном, когда затрачиваемое на сборку время, значительно меньше такта;

2)  если время сборки узла кратно такту, но по технологическим соображениям процесс сборки нельзя разделить на отдельные операции, то сборка выполняется на нескольких рабочих местах параллельно. В этом случае рабочие места дублируют друг друга и сборка получается стационарной независимо от программы выпуска;

3)  в массовом и серийном производствах во всех тех случаях, когда время сборки прибора превышает такт со значительной кратностью, целесообразно применять подвижную поточную сборку, так как она является наиболее совершенной формой организации сборочных работ.

Но в нашем случае целесообразно применять подвижную сборку со свободным движением собираемого объекта, так как предполагается автоматизация сборочных операций, а синхронизировать работу автоматов сложно.

5. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ

Наиболее технологичные конструкции, как правило, и наиболее экономичны в условиях производства. В технологичной конструкции не должно быть работ, выполняемых вручную, т.к. они мало продуктивны; должны максимально использоваться механизация и автоматизация; необходимо максимально использовать унифицированные, нормализированные, стандартные детали и узлы; следует избегать оригинальных конструкций, деталей и узлов; максимально обеспечивать взаимозаменяемость, контролепригодность, инструментальную досягаемость к узлам и элементам, регулируемость; следует использовать минимальное количество деталей и узлов; техпроцесс составления должен совмещать минимальное количество операций.

5.1 Качественная оценка технологичности

Качественная оценка при сравнении вариантов конструкции в процессе проектирования изделия предшествует количественной и зачастую определяет целесообразность выполнения количественной оценки. Качественная оценка технологичности конструкции изделия выражается понятиями: "хорошо - плохо", "соответствует - несоответствует", "технологично - нетехнологично", "допустимо - недопустимо" и т.д. Качественная оценка раскрывает конструктивно-технологические особенности изделия к изготовлению по основным видам работ.

У сборочных единиц оцениваются: компоновочные решения; взаимозаменяемость;