Министерство Образования Республики Беларусь
Белорусский ГосударственныйУниверситет
Информатики иРадиоэлектроники
Факультет:компьютерного проектированияКафедра: электронной техники и технологииПояснительная записка
к курсовому проекту
на тему:
“Технология сборки и монтажа ПП блока питания”
Минск 2001
Содержание
Введение
1. Анализтехнологичности конструкции изделия
2.Разработкатехнологической схемы сборки
3.Анализ маршрутнойтехнологии, выбор и обоснование технологического оборудования, выбороптимального варианта технологического процесса
4.Проектирование участкасборки и монтажа
5.Разработка оснасткидля сборочно-монтажных работ
Литература
Введение Под производственным процессомпонимают совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых наданном предприятии для изготовления или ремонт выпускаемых изделий.Производственный процесс включает подготовку производства: получение,транспортирование, контроль и хранение материалов (полуфабрикатов);технологические процессы изготовления деталей и сборки; изготовлениетехнологической оснастки и др.
Основой любого производственногопроцесса является технологический процесс (ТП). Технологическим процессомназывается часть производственного процесса, содержащая действия по изменениюпоследующему определению состояния предмета производств.
Для данного курсового проекта вданном случае темой является разработка технологического процесса сборки имонтажа формирователей усилителя низкой частоты. На этапе разработки данноготехнологического процесса необходимо:
— произвести анализ технологичностиконструкции изделия;
— разработать технологическую схемусборки т.е. выбрать вид схемы сборки, сформировать отдельные технологическиеоперации, составить наиболее рациональную их последовательность в ТП;
— произвести анализ вариантовмаршрутной технологии, выбор технологического оборудования и проектирование ТП,для этого необходимо на основании технологической схемы сборки составить 2-3варианта маршрутной технологии и для каждого варианта подобрать типовоетехнологическое оборудование с учетом его производительности;
— произвести проектирование участкаГАП сборки и монтажа;
— произвести разработку оснастки длясборочно-монтажных работ для этого необходимо выбрать наиболее эффективнуюконструкцию технологической оснастки, подобрать материал для основных деталей,оценить точность исполнительных механизмов, рассчитать производительность;
— определить основные требования побезопасной жизнедеятельности человека и экологической обстановки при выполнениисборочно-монтажных работ;
— в заключении сделать выводы порезультатам работ, оценить технико-экономические показатели разработанного ТП,провести сопоставление полученных результатов техническим заданием.
1. Анализтехнологичности конструкции изделия
Проектированиетехнологического процесса сборки и монтажа радиоэлектронной аппаратурыначинается с тщательного изучения исходных данных (ТУ и технических требований,комплекта конструкторской документации, программы выпуска, условий запуска впроизводство и т.д.). На данном этапе основным критерием, определяющимпригодность аппаратуры к промышленному выпуску, является технологичностьконструкции.
Подтехнологичностью конструкции (ГОСТ 18831-73) понимают совокупность ее свойств,проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов ивремени при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонтепо сравнению с соответствующими показателями конструкций изделий аналогичногоназначения при обеспечении заданных показателей качества.
Оценка технологичностипреследует цели:
-определение соответствия показателей технологичностинормативным значениям;
-выявление факторов, оказывающих наибольшее влияние натехнологичность изделий;
-установление значимости этих факторов и степени ихвлияния на трудоемкость изготовления и технологическую себестоимость изделия.
Дляоценки технологичности конструкции используются многочисленные показатели,которые делятся на качественные и количественные. К качественным относятвзаимозаменяемость, регулируемость, контролепригодность и инструментальнаядоступность конструкции. Количественные показатели согласно ГОСТ 14.201-73ЕСТПП классифицируются на:
- базовые (исходные) показатели технологичностиконструкций, регламентируемые отраслевыми стандартами;
- показатели технологичностиконструкций, достигнутые при разработке изделий;
- показатели уровня технологичностиконструкции, определяемые как отношение показателей технологичности разрабатываемогоизделия к соответствующим значениям базовых показателей.
Номенклатура показателейтехнологичности конструкций выбирается в зависимости от вида изделия, спецификии сложности конструкции, объема выпуска, типа производства и стадии разработкиконструкторской документации.
Базовые показатели технологичностиблоков РЭА установлены стандартом отраслевой системы технологической подготовкипроизводства ОСТ 4ГО.091.219-81 «Методы количественной оценкитехнологичности конструкций изделий РЭА”. Согласно нему все блоки по технологичностиделятся на 4 основные группы:
- электронные: логические и аналоговые блоки оперативной памяти, блокиавтоматизированных систем управления и электронно-вычислительной техники, гдечисло ИМС больше или равно числу ЭРЭ.
- радиотехнические: приемно-усилительные приборы и блоки,источники питания, генераторы сигналов, телевизионные блоки и т.д.
- электромеханические: механизмы привода, отсчетныеустройства, кодовые преобразователи и т.д.
- коммутационные: соединительные, распределительныеблоки, коммутаторы и т.д.
В данном курсовом проектерассматривается радиотехнический блок. Для блока определяются 7 основныхпоказателей технологичности (см. таблицу 2.1), каждый из которых имеет свою весовуюхарактеристику xi.Величина коэффициента весомости зависит от порядкового номера частногопоказателя в ранжированной последовательности и рассчитывается по формуле:
/>
(1.1)
где q — порядковый номер ранжированной последовательности частныхпоказателей.
Таблица 2.1 — Показатели технологичности конструкции РЭСПорядковый номер (q) показателя Показатели технологичности Обозначение
Степень
влияния, xi 1 Коэффициент автоматизации и механизации монтажа
Км.м. 1.0 2 Коэффициент автоматизации и механизации подготовки ИЭТ к монтажу
Км.п.ИЭТ 1.0 3 Коэффициент освоенности деталей и сборочных единиц (ДСЕ)
Косв. 0.8 4 Коэффициент применения микросхем и микросборок
Км.с. 0.5 5 Коэффициент повторяемости печатных плат
Кпов.ПП 0.3 6 Коэффициент применения типовых технологических процессов
Кт.п. 0.2 7 Коэффициент автоматизации и механизации регулировки и контроля
Ка.р.к. 0.1
Затемна основании расчета всех показателей вычисляют комплексный показательтехнологичности:
/>(1.2)
Коэффициент технологичности находитсяв пределах 0
Коэффициентавтоматизации и механизации монтажа:
(1.3)
/>
где Нм.м — количество монтажных соединений ИЭТ,которые предусматривается осуществить автоматизированным и механизированнымспособом. Для блоков на печатных платах механизация относится к установке ИЭТ ипоследующей пайке волной припоя;
Нм — общее количествомонтажных соединений. Для разъемов, реле, микросхем и ЭРЭ определяются поколичеству выводов.
Коэффициент автоматизации имеханизации подготовки ИЭТ к монтажу:
/>
(1.4)
где Нм.п.ИЭТ — количествоИЭТ в штуках, подготовка выводов которых осуществляется с помощью автоматов иполуавтоматов;
Нп.ИЭТ — общее число ИЭТ,которые должны подготавливаться к монтажу в соответствии с требованиямиконструкторской документации.
Коэффициент освоенности ДСЕ:
/>
(1.5)
где Дт.з — количествотипоразмеров заимствованных ДСЕ, ранее освоенных на предприятии;
Дт — общее количествотипоразмеров ДСЕ в РЭС.
Коэффициент применения микросхем и микросборок:
Коэффициент повторяемости печатных плат:
(1.6)
/>
где Дтпп – число типоразмеров печатных плат вРЭС;
Дпп — общее число печатных плат в РЭС.
Коэффициент применения типовых технологических процессов:
/>
(1.7)
где Дт.п и Ет.п — число деталейи сборочных единиц, изготавливаемых с применением типовых и групповыхтехнологических процессов;
Д и Е — общее число деталей и сборочных единиц в РЭС,кроме крепежа (винтов, гаек, шайб).
Коэффициент автоматизации и механизации регулировки иконтроля:
/>
(1.8)
где На.р.к — число операций контроля инастройки, выполняемых на полуавтоматических и автоматических стендах;
Нр.к — общее количество операций контроля инастройки. Две операции: визуальный контроль и электрический являютсяобязательными. Если в конструкции имеются регулировочные элементы, токоличество операций регулировки увеличивается пропорционально числу этихэлементов.
Для оценки уровня технологичностипроектируемого изделия необходимо найти относительную величину достигнутогопоказателя К к нормальному показателю Кн:
/>
(1.9)
где Кн — комплексныйпоказатель изделия аналога, Кн=0,6;
Ксл — коэффициентсложности нового изделия по сравнению с аналогом, Кн=1,02...1,2;
Ком=Кот — коэффициент, учитывающий изменение уровня организации производства и трудазавода-изготовителя нового изделия по отношению к заводу-изготовителю аналога(Ком=Кот=1);
Км — коэффициент,учитывающий изменение типа производства (Км=1).Расчетпоказателей технологичности
Выполнен на основе отраслевогостандарта ОСТ 4Г0.091.219
Название изделия: усилитель фототока
Тип аппаратуры: радиотехнический
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:
Количествоавтоматизированных монтажных соединений (шт.) 76
Общее количество монтажных соединений(шт.) 120
ИЭТ,подготавливаемые к монтажу механизированным способом 59
Общее количество ИЭТ (шт.) 61
Число элементов, замененных ИМС 0
Число элементов ИЭТ, не вошедших вИМС 61
Число типоразмеров печатных плат 1
Общее число печатных плат 1
Число автоматических операцийконтроля и регулировки 1
Общее число операций регулировки иконтроля 2
Заданный показатель технологичности: 0.7 Коэффициенты Численныезначения коэффициент автоматизации и механизации монтажа 0,65 коэффициент автоматизации подготовки ИЭТ к монтажу 0,97 коэффициент освоенности ДСЕ 1 коэффициент применения микросхем и микросборок коэффициент повторяемости печатных плат коэффициент применения типовых техпроцессов 1 коэффициент автоматизации контроля и настройки 0,5 Показатель технологичности комплексный 0,704
Вывод: поскольку Красч.>Кзад.(0,704>0,7), то конструкция изделия технологична, можно разрабатывать техпроцесс.
Для повышения технологичностиконструкций необходимо выполнение следующих групп мероприятий:
— путем совершенствования конструкцииблока: повышение унификации блока; расширение использования микросхем и микросборок;увеличение сборности конструкции; увеличение количества деталей, изготовленныхпрогрессивным методом, и уменьшение числа деталей, изготовленных точнымспособом; рациональная компоновка элементов на плате;
— совершенствованием технологиисборки: механизация подготовки элементов к монтажу путем использованияавтоматов, полуавтоматов; совершенствованием ТП монтажа; механизация операцийконтроля и настройки; применение прогрессивных методов формообразования деталей.
2.Разработка технологической схемы сборки
Технологическим процессом сборкиназывают совокупность операций, в результате которых детали соединяются в сборочныеединицы, блоки, стойки, системы и изделия. Простейшим сборочно-монтажнымэлементом является деталь, которая согласно ГОСТ 2101-68 характеризуетсяотсутствием разъемных и неразъемных соединений.
Сборочная единица является болеесложным сборочно-монтажным элементом, состоящим из двух или более деталей,соединенных разъемным или неразъемным соединением. Характерным признаком сборочнойединицы является возможность ее сборки отдельно от других сборочных единиц.
Технологическая схема сборки изделияявляется одним из основных документов, составляемых при разработке технологическогопроцесса сборки. Расчленение изделия на сборочные элементы проводят всоответствии со схемой сборочного состава, при разработке которойруководствуются следующими принципами:
- схема составляется независимо отпрограммы выпуска изделия на основе сборочных чертежей, электрической икинематической схем изделия;
- сборочные единицы образуются приусловии независимости их сборки, транспортировки и контроля;
- минимальное число деталей,необходимое для образования сборочной единицы первой ступени сборки, должнобыть равно двум;
- минимальное число деталей,присоединяемых к сборочной единице данной группы для образования сборочногоэлемента следующей ступени, должно быть равно единице;
- схема сборочного состава строится приусловии образования наибольшего числа сборочных единиц;
— схема должна обладать свойствомнепрерывности, т.е. каждая последующая ступень сборки не может бытьосуществлена без предыдущей.
Включение в схемусборочного состава характеристик сборки превращает ее в технологическую схему сборки.
На практике широко применяют два вида схем сборки: ²веерного² типа и с базовойдеталью.
Схема сборки с базовойдеталью указывает временнуюпоследовательность сборочного процесса. При такой сборкенеобходимо выделить базовый элемент, т.е. базовуюдеталь или сборочную единицу. В качестве базовой выбирают ту деталь, поверхности которой будут впоследствии использованыпри установке в готовое изделие. В большинствеслучаев базовой деталью служит плата, панель, шассии другие элементы несущих конструкций изделия. Направлениедвижения деталей и сборочных единиц на схемепоказывается стрелками, а прямая линия, соединяющая базовую деталь иизделие, называется главной осью сборки. Точкипересечения осей сборки, в которые подаются детали или сборочныеединицы, обозначаютсякак элементы сборочных операций, например: Сб.1-1, Сб.1-2 и т.д., аточек пересечения вспомогательной оси с главной — как Сб.1, С6.2 и т.д.
При построении технологическойсхемы сборки каждую деталь или сборочную единицу изображают в виде прямоугольника, в которомуказывают позицию детали по спецификации к сборочному чертежу, еенаименование и обозначение согласно конструкторского документа, а также количество деталей, подаваемыхна одну операцию сборки.
Технологическая схема сборки приведена в графическойчасти.
Разработке технологических схемсборки способствует оптимальная дифференциация работ, что значительно сокращаетдлительность производственного цикла. Рациональность разделения объема работ наоперации в условиях автоматизированного поточного производства определяетсяритмом сборки, т.е. каждая операция должна быть равна или кратна ритму:
/>
(2.1)
где Фд — действительный фонд времени за плановый период, мин.;
N — программа запуска, шт.
Программа запуска:
/>
(2.2)
где a — коэффициент технологических потерь, принимаемравным 1,5%;
Nв=100000 — заданная по ТЗ программа выпуска,шт.
Количество элементов, устанавливаемыхна i-й операции, должно учитывать соотношение:
/>
(2.3)
где Ti — трудоемкость i-ой операции сборки.
Схема сборки представлена в приложении
После выбора оптимальной схемысборочного состава производится расчет следующих коэффициентов:
— средняя полнота сборочного состава(количество сборочных единиц на каждой ступени сборки):
— модуль расчлененности процессасборки:
/>
(2.4)
где n – число рабочих операций, определенных для конкретныхусловий производства (при М1 — дифференцирован; т.е. ТП дифференцирован);
— коэффициент сборности изделия:
/>
(2.5)
Правильно выбранная схема сборочногосостава позволяет установить рациональный порядок комплектования сборочныхединиц и изделия в процессе сборки. При переходе от схемы сборочного состава ктехнологической схеме сборки и расположении операций во времени необходимоучитывать следующее:
- сначала выполняются те операции ТП,которые требуют больших механических усилий и неразъемных соединений;
- активные ЭРЭ устанавливают послепассивных;
- при наличии малогабаритных икрупногабаритных ЭРЭ в первую очередь собираются малогабаритные ЭРЭ;
- заканчивается сборочный процессустановкой деталей подвижных соединений и ЭРЭ, которые используются вдальнейшем для регулировки;
- контрольные операции вводят в ТПпосле наиболее сложных сборочных операций и при наличии законченного сборочногоэлемента;
- в маршрутный технологический процессвводят также те операции, которые непосредственно не вытекают из схемы сборочногосостава, но их необходимость определяется техническими требованиями к сборочнымединицам, например влагозащита, и т.д.
3. Выбор вариантовмаршрутной технологии, технико-экономическое сравнение и проектирование ТП
Проектированиетехпроцесса начинается с составления маршрутной технологии сборки на основаниианализа технологической схемы сборки. Разработка маршрутной технологии включаетв себя определение групп оборудования по операциям, а так жетехнико-экономических данных по каждой операции.
При разработке маршрутной технологиинеобходимо руководствоваться следующим:
- при поточной сборке разбивка процессана операции определяется тактом выпуска (ритмом сборки), причем время, затрачиваемоена выполнение каждой операции, должно быть равно или кратно ритму;
- предшествующие операции не должнызатруднять выполнение последующих;
- на каждом рабочем месте должнавыполняться однородная по характеру и технологически законченная работа;
- после наиболее ответственных операцийсборки, а также после регулировки или наладки предусматривают контрольныеоперации;
- применяют более совершенные формыорганизации производства — непрерывные и групповые поточные линии, линии иучастки гибкого автоматизированного производства (ГАП).
При выполнении курсового проектадостаточно рассмотреть 2 варианта маршрутной технологии сборки и монтажаизделия. При этом необходимо руководствоваться схемами типовых технологическихпроцессов сборки блоков РЭА с применением микросхем и навесных ЭРЭ (ОСТ4ГО.054.267).
Средства технологического оснащения, используемые приизготовлении изделий, согласно ГОСТ 14.301-73 включают:
- технологическое оборудование (в томчисле контрольное и испытательное);
- технологическую оснастку (в том числеинструмент и контрольные приспособления);
- средства механизации и автоматизациипроизводственного процесса.
Затраты на реализациютехнологического процесса в установленный промежуток времени при заданномкачестве изделий должны быть представлены в виде отношений: основных времен,штучных времен, приведенных затрат на выполнение работ. Лучшим вариантомсчитается тот, значения показателей которого минимальные.
Выбор вариантов оборудования,характеризующихся степенью механизации и автоматизации, должен проводитьсяисходя из следующих условий:
- приведенные затраты на выполнениетехнологического процесса — минимальные;
- период окупаемости оборудования — минимальный.
Важным показателем правильностивыбора технологического оборудования является коэффициент загрузки ииспользования оборудования по основному времени. Коэффициент загрузки оборудованияКз определяется как отношение расчетного количества единицоборудования по данной операции Ср к принятому (фактическому) количеству Спр:
/>
(3.1)
Расчетное количество единицоборудования (рабочих мест) определяется какотношение штучного времени данной операции Тшт к такту выпуска t:
/>
(3.2)
При выборе оптимального вариантатехпроцесса используют следующие технико-экономические показатели:
— технологическую себестоимость;
— производительность труда;
Экономичный — процесс, который призаданных условиях обеспечивает минимальную технологическую себестоимость.Производительность соответствует наименьшим затратам живого труда иобеспечивает быстрый выпуск продукций, важной для народного хозяйства.
Производительность — количестводеталей в штуках, которое изготовлено за единицу времени. Средняя величинапроизводительности определяется:
(3.3)
/>
где Ф — полезный фонд на заданныйплановый период времени;
Тштi – суммарная трудоемкость по i-ой операции.
Штучно-калькуляционное время:
/>
(3.4)
где Тп.з. — подготовительно-заключительное время, которое затрачивается на ознакомление счертежами, получение инструмента, подготовку и наладку оборудования и выдаетсяна всю программу выпуска:
Тшт — штучное время,затрачиваемое на каждую сборку:
Тшт= Тосн + Твспом+ Тобсл + Тпер,(3.5)
где Тосн — основное время(время работы оборудования);
Твспом — вспомогательноевремя (время на установку и снятие детали);
Тобсл — время обслуживания(время обслуживания и замены инструмента);
Тпер — время перерывов(время на регламентированные перерывы в работе).
Для сборочно-монтажного производстваобъединяют Тосн и Твспом и получают оперативное время, а(Тобсл + Тпер) составляют дополнительное время и задаютего в процентах от Топ. в качестве коэффициентов.
Согласно ОСТ 4ГО.050.012 „Нормированиесборочно-монтажных работ в производстве РЭА“ выделяются 3 группы сложности:
1) РЭА 2-го поколения сиспользованием ПП и дискретных элементов;
2) РЭА 3-го поколения (ПП, ИМС);
3) РЭА 4-го поколения (МБС, МБОГ).
Для 1 группы сложности икрупносерийного производства К1=0,75;
К2 — коэффициент, учитывающийподготовительно-заключительное время и время обслуживания в % от оперативноговремени (К2=5,4%);
К3 — коэффициент, учитывающий долювремени на перерывы в работе в % от оперативного времени, зависит от сложностивыполняемой работы и условий труда (для простых условий труда К3=5%).
Выбор оптимального вариантатехнологического процесса осуществляется путем сравнения 2-3-х вариантов,отличающихся различным оборудованием, уровнем механизации и автоматизации.
Выбор технологического оборудованияпроизводят с учетом следующих критериев:
1. сравнение типов оборудования,которые отвечают одинаковым требованиям по реализации ТП по следующим параметрам:
— производительность;
— потребляемая мощность;
— габариты;
- затраты наприобретение и эксплуатацию.
2. проверяется учет требований ТЗ,промышленной оснастки и экологических требований для выбранного оборудования.
Сравнение двух вариантов маршрутного технологическогопроцесса сборки и монтажа усилителя фототока с указанием марок используемогооборудования приводится в таблице 3.1.