Разработка КСС

2.3 Разработка КСС

Конструкция данного изделия представляет собой корпус, в котором размещены 2 платы функциональная и индикации, переключатели, кнопка, клемма заземления и разъем. Платы – односторонние, выполненные из гетинакса, где установлены элементы. Платы, крышка с ручкой, корпус с втулками и разъем являются сборочными единицами. К оригинальным деталям относят детали корпуса (корпус, крышка), печатную плату, детали разъема (панельки). На печатной плате установлены ЭРЭ, которые присоединяются к плате при помощи пайки. Разъем собирают, соединяя штырьки между собой при помощи проводов, вставляя в панельки, и соединяя панельки между собой. Во время сборки используются такие конструкционные материалы: провода, изоляционные трубки и нитки. Технологические материалы – эмаль, клей, припой, флюс, лак и стопорная краска. Технологический анализ оригинальных деталей, которые входят в состав изделия, приведен в таблице 2.2. КСС данного изделия наведено на рис. 2.1.

На основании КСС видно, что в данной конструкции большое количество оригинальных изделий, которые усложняют и уменьшает технологичность. Данное изделие имеет три уровня составных единиц, которые можно собирать параллельно.

Таблица 2.2 - Технологический анализ оригинальных деталей

Название детали	Материал	Метод изготовления
Корпус	Сталь Ст 08п	Штамповка, сгибание
Крышка	Сталь Ст 08п	Штамповка, сгибание
Панельки	Алюминиевый сплав АК-12	Литье
Амортизатор	Резина VI-1а-21 1847	Штамповка
Стойки	Сталь 45	Механическая обработка
ПП	Стеклотекстолит СФ1-35-1,5	Механическая обработка, химический метод

3. Оценка технологичности

Технологичность конструкции изделия есть приспособленность к ограниченному расходованию трудовых, материальных и энергетических ресурсов при подготовке производства и промышленном выпуске изделия. Технологичность решается на основе унификации и стандартизации. Унификация – это использование в новых изделиях разработанных ранее и освоенных в производстве деталей и сборочных единиц предшествующих РЭА. Деталь или сборочную единицу, примененную в нескольких изделиях, называемую унифицированной, в отличие от оригинальной, применяемой только в одном изделии. В данном изделии разработаны оригинальными изделиями: разъем, амортизаторы, стойки, печатная плата, корпус и крышка. С точки зрения технологичности должны быть унифицированы разъем, амортизатор и стойки, так как они используются во многих конструкциях на заданном широкопрофильном радиоэлектронном предприятии и не нуждаются в новой разработке. В данном приборе используются:

¾  ограниченная номенклатура составных частей конструкции изделия (платы с ЭРЭ, ЭРИ, корпус и крышка) и материалов, которые используются во время создания прибора;

¾  типовые технологические процессы (на плате – групповая пайка ЭРЭ, корпус и крышка изготавливаются гибкой и штамповкой), стандартные средства технологического оснащения (формовка выводов, пайка, гибка, штамповка и т.д.). В данном случае удалось достичь рационального уровня механизации и автоматизации труда, так как формовка выводов всех ЭРЭ выполняется на специальных устройствах, пайка ЭРЭ выполняется автоматически. Но изделие имеет достаточно большое количество ручных операций (установка трансформатора, конденсатора и других ЭРИ на корпус, а так же плату, электрическое соединение платы с ЭРИ и ЭРЭ на корпусе). Это не повлияет на технологичность изделия, так как выше изложенное предусмотрено в условиях мелкосерийного производства.

¾  стандартная элементная база ЭРЭ и ЭРИ, кроме разъема, который было предложен унифицированным.

¾  конструкторские решения, которые позволяют уменьшить затраты на доступность к составным частям, их установление и снимание, обеспечение взаимозаменяемости (минимальная необходимость в регулировочных и подгонных операциях во время замены частей конструкции). Доступ к конденсатору, разъему и к некоторым установленным на плате ЭРЭ несколько затруднен.

¾  обоснованные сортаменты материалов и их марок, которые позволяют уменьшить материалоемкость изделия. Например, для изготовления корпуса используют сталь 08кп, которую можно использовать для штамповки, гибки, развальцовки, сварки и т.д., плату изготавливают из гетинакса ГФ1-35-1,0.

Так как в основе функционирования прибора является большинство ЭРЭ, хотя и есть микросхемы, но данный прибор принадлежит к классу радиотехнических блоков. Исходные данные для расчета берутся из курсового проекта ОКРЕС: "Цифровой измеритель h21э транзисторов" и заносятся в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

№ п/п	Название	Обозначение	Значение
1	Количество узлов (или ЭРЭ), которые входят в изделие, и требуют регулирование	ЕСК	1
2	Общее количество узлов (или ЭРЭ).	ЕТ	55
3	Количество ЭРЭ, подготовка которых к монтажу может выполняться механическим или автоматизированным способом, или не требует подготовки к монтажу совсем.	НМПЭРЭ	54
4	Общее количество ЭРЭ	НЭРЭ	55
5	Количество монтажных соединений, которые могут выполняться механизированным или автоматизированным способом	НАМ	174
6	Общее количество монтажных соединений	НМ	213
7	Количество типоразмеров ЭРЭ	НТ	35
8	Количество операций формообразования деталей, выполненных прогрессивным методом;	НПФ	4
9	Общее количество операций формообразования деталей.	НФ	6

Выберем частные показатели технологичности, которые наиболее характерны для измерителя, и занесем их и соответствующие им коэффициенты воздействия в таблицу 3.2.

Таблица 3.2

№ п/п (i)	Показатель технологичности	Обозначение	φi
1	Коэффициент сложности соединения	Ксл с	1,000
2	Коэффициент автоматизации и механизации монтажа	Кам	1,000
3	Коэффициент автоматизации и механизации подготовки ЭРЭ к монтажу	Кмп эрэ	0,75
4	Коэффициент повторения ЭРЭ	Кповэрэ	0,310
5	Коэффициент прогрессивности формообразования	Кф	0,110

Вычислим значения показателей технологичности по формулам:

Коэффициент повторения ЭРЭ:

где  - количество типоразмеров ЭРЭ;  - общее количество ЭРЭ, шт.

Коэффициент сложности соединения:

где - количество узлов (или ЭРЭ), которые входят в изделие, и требуют регулирование; - общее количество узлов (или ЭРЭ).

Коэффициент автоматизации и механизации подготовки ЭРЭ к монтажу:

где - количество ЭРЭ (шт.), подготовка которых к монтажу может выполняться механическим или автоматизированным способом, или не требует подготовки к монтажу совсем.

Коэффициент автоматизации и механизации монтажа изделия:

где - количество монтажных соединений, которые могут выполняться механизированным или автоматизированным способом; - общее количество монтажных соединений.

Коэффициент прогрессивности формообразования:

где - количество операций формообразования деталей, выполненных прогрессивным методом; - общее количество операций формообразования деталей.

Данные для расчета приведены в таблице 3.1, а результаты расчета в таблице 3.3.

Таблица 3.3

№ п/п (i)	Показатель технологичности	Обозначение	Значение
1	Коэффициент сложности соединения	Ксл с	0,98
2	Коэффициент автоматизации и механизации монтажа	Кам	0,82
3	Коэффициент автоматизации и механизации подготовки ЭРЭ к монтажу	Кмп эрэ	0,98
4	Коэффициент повторения ЭРЭ	Кповэрэ	0,36
5	Коэффициент прогрессивности формообразования	Кф	0,66

Вычислим комплексный показатель технологичности по формуле:

К = (0,98*1 + 0,82*1 + 0,98*0,75 + 0,36*0,31 + 0,66*0,11)/(1 + 1 + 0,75 + 0,31 + 0,11) = 0,86

Нормативный комплексный показатель технологичности	Характеристика степени пригодности сборочной единицы к автоматизированной сборке
До 0,5 включительно	Конструкция сборочной единицы негодная для автоматизированной сборки. Необходима коренная переработка конструкции.
От 0,5 до 0,85	Необходимо сделать изменение некоторых элементов конструкции сборочной единицы.
От 0,85 до 1,00	Автоматизация сборки может быть исполнена без изменения конструкции сборочной единицы

Сравнив комплексный показатель технологичности с нормативным комплексным показателем технологичности, можно сделать вывод, что конструкция данного изделия с проведенными измерениями достаточно технологична.

4. Разработка технологической схемы сборки 4.1 Технологический анализ методов соединения

В конструкции измерителя, кроме электрических соединений используются так же и механические. В данном изделии используются соединения разъемные (резьбовые) и неразъемные (пайка, сварка, склеивание, расклепывание). Разъемные соединения допускают полную разборку изделия на детали без разрушения их целостности. Соединения считаются неразъемными, если его разборка сопровождается разрушением металлов или деталей, с помощью которых оно осуществлено.

Из всех разъемных соединений чаще всего используются резьбовые, хотя характеризуются относительно высокой стоимостью и трудоемкостью. Резьбовые соединения применяются в данной конструкции для соединения кнопки, переключателей, земляной клеммы и предохранителя, расположенных на передней панели, плат, трансформатора и конденсатора, а так же крышки с корпусом.

Расклепывание применяется для прочного соединения неметаллических и металлических деталей. В данном изделии применяется на платах при расклепывании лепестков.

Пайка применяется на платах как групповая, а так для монтажного соединения в корпусе между ЭРИ и платами как индивидуальная. Пайкой называется процесс соединение металлов в твердом состоянии путем введения в зазор расплавленного припоя, взаимодействующего с основным металлом и образующего жидкую металлическую прослойку, кристаллизация которой приводит к образованию паяного шва. Паяные электрические соединения очень широко применяют при монтаже электронной аппаратуры из-за низкого и стабильного электрического сопротивления, универсальности, простоты автоматизации, контроля и ремонта.

Для образования качественного паяного соединения необходимо:

1.  подготовить поверхности деталей;

2.  активировать соединяемые металлы и припой;

3.  обеспечить взаимодействие на границе "основной металл – жидкий припой";

4.  создать условия для кристаллизации жидкой металлической прослойки.

Рассмотрим индивидуальную пайку припоем. Требуемый температурный режим при индивидуальной пайке обеспечивается теплофизическими характеристиками применяемого паяльника:

1.  температура рабочего конца жала;

2.  степень стабильности этой температуры, обусловленной динамикой теплового баланса между теплопоглощением припайке, тепло подводом и тепло запасом в паяльном жале;

3.  мощностью нагревателя и термическим КПД паяльника, определяющими интенсивность теплового потока в паяных соединениях и необходимую температуру пайки.

Заканчивается процесс пайки очисткой соединения от остатков флюса и визуальным контролем качества.

Групповых методов пайки большое количество, но в данном случае применена пайка волной. Это обуславливается тем, что хотя прибор и выпускается мелкосерийно, но предприятие широкого радиоэлектронного профиля, то изготовление плат будет крупносерийным, что характерно для пайки волной.

Пайка волной припоя является самым распространенным методом групповой пайки. Она заключается в том, что плата прямолинейно перемещается через гребень волны припоя. Ее преимуществами являются: высокая производительность, возможность создания комплексно-автоматизированного оборудования, ограниченное время взаимодействия припоя с платой, что снижает термоудар, коробление диэлектрика, перегрев элементов. Главным условием высокой разрешающей способности пайки волной припоя, позволяющей без перемычек, мостиков и сосулек припоя паять платы с малыми зазорами между печатными проводниками, является создание тонкого и равномерного слоя припоя на проводниках.[1]

В данном приборе используется ступенчатый метод пайки: сначала изготовление плат пайкой волной при помощи припоя ПОС-40, а дальше соединение плат, кнопки, переключателей, земляной клеммы, предохранителя, разъема со жгутом индивидуальной пайкой при помощи припоя ПОС-61.

В данной конструкции применяют склеивание при присоединении амортизаторов к нижней части корпуса. Склеивание применяется для соединения материалов в самых различных сочетаниях. Соединения, полученные склеиванием, обладают высокой долговечностью, коррозионной стойкостью, звукопоглощающими, демпфирующими и теплоизолирующими свойствами и герметичностью. Технологичный анализ методов соединения приведен в таблице 4.1.

На основании данной таблицы можно сделать вывод, что механизация и автоматизация только возможна для соединения ПП с ЭРЭ, а в других случаях не возможна.

Таблица 4.1 - Технологический анализ методов соединения

Конструктивные составные, которые соединяются	Метод соединения	Характеристика соединения	Дополнительные конструктивные элементы или материалы для соединения			Вид истраченной энергии
ПП-ЭРЭ	Електрич.	Паяное	Припой, флюс	+	-	Тепловая
Корпус - Трансформатор	Механич.	Резьбовое	Винты, шайбы, стопор. краска	-	-	Тепловая
Корпус - Конденсатор	Механич.	Механическое	Конденсаторная бумага, прижим, винты, шайбы, стопор. краска	-	-	Механическая
Корпус -– кнопка, переключатели, земляная клемма, предохранитель	Механич.	Резьбовое	Винты, стопор. краска	-	-	Теплова
ПП – Корпус	Механич.	Резьбовое	Винты, шайбы, стопор. краска	-	-	Механическая
ПП – кнопка, переключатели, земляная клемма, предохранитель, конденсатор, трансформатор	Электрич.	Паяное	Провода, изол. трубки, припой, флюс	-	-	Теплова
ПП-Шнур	Электрич.	Паяное	Припой, флюс	-	-	Теплова
Крышка - Корпус	Механич.	Резьбовое	Винты	-	-	Механическая

4.2 Разработка ТСС

Разработка технологического маршрута сборки и монтажа РЭА начинается с расчленения изделия или его частей на составные элементы путём построения схем технологической сборки. Построение таких схем позволяет установить последовательность сборки, взаимосвязь между элементами и наглядно изобразить проект ТП.

Для производства прибора используется схема с базовой деталью, совмещенная с веерной, которая называется смешанной.

Для описания сборочного процесса данного прибора было использовано схему с базовой деталью. Такая схема показывает временную последовательность процесса сборки. Во время поточного изготовления изделия необходимый уровень дифференцирования операций зависит от их содержания, оборудования, которое используется, и экономической эффективности. В первую очередь выполняются неподвижные соединения, которые требуют значительных механических усилий. Каждая предыдущая операция не должна препятствовать выполнению следующей. Разработанная схема сборки позволяет проанализировать ТП с учетом технико-экономических показателей и выбрать оптимальный вариант, как с технического, так и с организационного взгляда.

ТСС данного изделия приведена на рисунке 4.1, и по ней видно, что процесс сборки прибора включает структуру операций сборки, устанавливается их рациональная последовательность, особенности выполнения сборки. Кроме того, видно, что данное изделие с точки зрения организации ТП сборки несложное, но вмещает в себя много ручных операций. Построение таких схем позволяет установить взаимосвязь между элементами конструкции и установить оптимальную последовательность сборки изделия и визуально представить основную часть процесса сборки.

5. Разработка технологического маршрута сборки

5.1 Выбор и обоснование выбора основных технологий

Сборка изделия проводится в три этапа:

1.  механический монтаж, который часто проводиться в такой последовательности:

а) выполнение неразьемных соединений деталей с корпусом;

б) установка ЭРИ;

в) контроль монтажа.

2.  выполнение электрического соединения, которое состоит из следующих видов работ:

а) подготовительные операции;

б) установка навесных ЭРЭ и микросхем на платы;

в) электрическое соединение ЭРЭ с платой;

г) электрическое соединение жгутом ЭРИ и плат;

д) контроль и регулировка прибора.