Проектирование технологических процессов в производстве электронной аппаратуры
Покупка
Новинка
Тематика:
Проектирование. Конструирование
Год издания: 2007
Кол-во страниц: 76
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-7038-2953-4
Артикул: 837795.01.99
Рассмотрены теоретические и практические вопросы проектирования технологических процессов, как маршрутных, так и операционных. Даны методики расчетов технологичности изделий, производительности, технологической себестоимости. Представлены основные сборочно-монтажные операции при производстве модулей первого уровня РЭС и ЭВС. Для студентов технических вузов, выполняющих домашние задания, курсовые и дипломные проекты по курсу «Технология производства электронной аппаратуры».
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 12.03.01: Приборостроение
- 13.03.02: Электроэнергетика и электротехника
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана К.И. Билибин, В.А. Соловьев ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ПРОИЗВОДСТВЕ ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ Рекомендовано редсоветом МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебного пособия М о с к в а Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 2 0 0 7
УДК 650.15(075.8) ББК 30.606 Б61 Рецензенты: П.Б. Оганджанян, Г.И. Ревунков Билибин К.И., Соловьев В.А. Б61 Проектирование технологических процессов в производ- стве электронной аппаратуры: Учеб. пособие. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. – 76 с. ISBN 978-5-7038-2953-4 Рассмотрены теоретические и практические вопросы проектирования технологических процессов, как маршрутных, так и операционных. Даны методики расчетов технологичности изделий, производительности, технологической себестоимости. Представлены основные сборочно-монтажные операции при производстве модулей первого уровня РЭС и ЭВС. Для студентов технических вузов, выполняющих домашние задания, курсовые и дипломные проекты по курсу «Технология производства электронной аппаратуры». Ил. 30. Табл. 5. Бибиогр. 2 назв. УДК 650.15(075.8) ББК 30.606 Учебное издание Константин Иванович Билибин Владимир Анатольевич Соловьев Проектирование технологических процессов в производстве электронной аппаратуры Редактор А.В. Сахарова Корректор Л.И. Малютина Компьютерная верстка А.Ю. Ураловой Подписано в печать 25.04.2007. Формат 60×84/16. Бумага офсетная. Печ. л. 4,75. Усл. печ. л. 4,42. Уч.-изд. л. 4,15. Тираж 200 экз. Изд. № 37. Заказ Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5 ISBN 978-5-7038-2953-4 © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007
ПРЕДИСЛОВИЕ В учебном пособии рассмотрены вопросы проектирования технологических процессов при производстве электронной аппаратуры (ЭА). Описаны виды и этапы проектирования технологических процессов. Даны основные понятия и исходные данные. Приведены методики построения операций, выбора оборудования, расчета трудоемкости и себестоимости операций, а также выбора наиболее выгодного варианта по себестоимости. Описаны основные операции, которые являются характерными в серийном сборочно-монтажном производстве ЭА. Особое внимание в пособии уделено проектированию маршрутного и операционного технологических процессов. Даны основные эскизы операций сборочно-монтажного производства печатных узлов. Учебное пособие предназначено для студентов технических вузов, выполняющих домашние задания, курсовые и дипломные проекты по курсу «Технология производства электронной аппаратуры».
1. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 1.1. Основные понятия Рассмотрим основные понятия, относящиеся к разработке технологии изготовления и организации производства ЭА. Изделием называется любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии, т. е. изделие – это продукт конечной стадии производства. Изделием может быть деталь, сборочная единица, комплекс и комплект. Применительно к ЭА под изделием понимается как сама электронная аппаратура, так и все составляющие ее элементы и детали. Деталь – изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций, например: ось, клемма, рама и т. д. Сборочная единица – изделие, составные части которого подлежат соединению на предприятии-изготовителе с применением сборочных операций (свинчивание, сварка, пайка, склеивание), например: ячейка, типовой элемент замены (ТЭЗ), разъем, узел, блок и т. д. Комплекс – два или более изделия, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями, но предназначенные для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций. Каждое изделие в комплексе имеет свое назначение, например: вычислительный комплекс, радиолокационный комплекс и т. д. Комплект – два или более изделия, не соединенные на предприятии-изготовителе сборочными операциями и представляющие собой набор изделий, имеющих единое эксплуатационное назначение вспомогательного характера, например: комплект измерительной аппаратуры, комплект запасных частей и т. д. Производственный процесс – совокупность действий рабочих и орудий производства, в результате которых исходные материалы, полуфабрикаты и компоненты превращаются в готовую продукцию (платы, ячейки, блоки и т. п.), соответствующую своему назначению. Производственный процесс делится на основной и вспомогательный. К основному производственному процессу относят изготовление продукции, предусмотренной заказчиком; к вспомогательному – складирование, транспортировку, ремонт, энерго- и водоснабжение и др.
Технологический процесс (ТП) – часть производственного процесса, непосредственно связанная с превращением предмета труда в готовую продукцию. Технологический процесс делится на операции, а операции – на установы, позиции, технологические переходы, ходы, приемы. Технологическая операция – законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте одним или несколькими рабочими над одним или несколькими совместно обрабатываемыми или собираемыми изделиями. Установ, или установка, – часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемой заготовки (заготовок) или собираемой сборочной единицы. Технологический переход (переход) – законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством применяемого инструмента и поверхностей, образуемых обработкой или соединяемых при сборке. Вспомогательный переход – законченная часть технологической операции, которая не сопровождается изменением формы или состояния заготовки, но необходима для выполнения технологического перехода. Например, установка заготовки, ее закрепление и т. д. Проход – часть перехода, заключающаяся в снятии одного слоя материала с обрабатываемой поверхности. Рабочий ход – законченная часть перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, шероховатости или свойств заготовки. Вспомогательный ход – законченная часть перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки без изменения формы, размеров, шероховатости или свойств заготовки. Холостой ход – то же, что и вспомогательный ход для станковавтоматов. Позиция – каждое новое положение заготовки относительно инструментов при неизменном ее закреплении в приспособлении например, несколько позиций имеет поворотное многопозиционное приспособление. Прием – совокупность отдельных движений в процессе выполнения работы или подготовки к ней (пуск станка, выключение и т. п.).
Рабочее место – часть производственной площади, оснащенной основным технологическим и вспомогательным оборудованием и средствами, закрепленными за рабочим для выполнения операции. Такт выпуска – интервал времени, через который производится выпуск изделий. Ритм выпуска (производительность) – обратная величина по отношению к такту – количество изделий, выпускаемых в единицу времени. Различают основные типы производства продукции: единичное, серийное и массовое. Единичное производство характеризуется единичным или малым объемом выпускаемых изделий, процесс изготовления которых не повторяется или повторяется через неопределенные промежутки времени. Для единичного производства характерно применение универсального, переналаживаемого оборудования и высококвалифицированного персонала. Себестоимость продукции высокая, производительность низкая. Серийное производство характеризуется изготовлением изделий периодически повторяющимися партиями, сериями. В зависимости от количества изделий в партии различают мелкосерийное, среднесерийное (серийное), крупносерийное производство. Выпуск партий – еженедельный, ежемесячный, ежеквартальный. Для серийного производства характерно использование специализированного и автоматизированного оборудования и оснастки, особенно станков с числовым программным управлением (ЧПУ). В ряде случаев, особенно при крупносерийном производстве, используют специальное и автоматическое оборудование. Для многономенклатурного серийного производства экономически выгодным становится использование гибких производственных систем (ГПС), для которых используют автоматизированную систему технологической подготовки производства (АСТПП) и автоматизированную систему управления технологическими процессами (АСУТП). Производство электронной аппаратуры различного назначения имеет серийный характер. В серийном производстве рабочие имеют среднюю и высокую квалификацию, производительность труда выше, чем при единичном производстве. Массовое производство – это производство одинаковых изделий в течение длительного периода времени. Характерным является закрепление за одним рабочим местом одной операции, требующей использования рабочих невысокой квалификации или исключения из процесса рабочих и замены их роботами и робо
тотехническими комплексами. Для массового производства характерным является поточный принцип изготовления продукции с использованием автоматических линий, цехов и даже автоматических заводов. Оборудование и оснастка, как правило, специальное, дорогое и высокопроизводительное. Производство микросхем и электрорадиоэлементов следует отнести к массовому типу производства. 1.2. Виды технологических процессов Технологические процессы (ТП) в зависимости от подробности их разработки, типизации, наличия оборудования и объема выпуска изделий делят на несколько видов: — проектный ТП (на начальной стадии имеет много вариантов); — рабочий ТП, выбираемый для реализации на производстве; — единичный (ТП только на определенное изделие, как правило, используется при массовом производстве); — типовой (ТП на конструктивно подобные изделия, например, на изготовление печатных плат); — групповой (на технологически подобные изделия для мелкосерийного, многономенклатурного производства); — временный (применяется при изготовлении пробных изделий на имеющемся на предприятии оборудовании); — стандартный (обязательный для применения в отрасли, например, методики испытания электронно-вычислительной аппаратуры); — перспективный (для производства изделия по новой технологии или при модернизации старых предприятий). В зависимости от подробности разработки на конечной стадии выделяют три следующие разновидности ТП: — маршрутный; — операционный; — маршрутно-операционный. Маршрутный технологический процесс определяет порядок (маршрут) следования операций, их вид и наименование, оборудование и оснастку для выполнения операций, трудоемкость выполнения операций и квалификацию работников. Для мелкосерийного производства достаточно разработки маршрутной технологии, при этом все параметры разработки заносятся в маршрутные карты.
Для средне- и крупносерийного, а также массового производств после маршрутной технологии следует разработка операционного ТП. При этом каждая операция разрабатывается подробно. Окончательно выбирают оборудование и оснастку, выбирают или рассчитывают технологические режимы. Операцию дробят на технологические переходы — используют принцип дифференциации и концентрации технологических переходов при выполнении операции. Дают эскиз операции с установочными базами и настроечными размерами. Рассчитывают операционное время tоп и окончательно устанавливают норму штучного времени Tшт. Данные разработки заносят в операционные карты. Маршрутно-операционные ТП применяют, когда на отдельные наиболее сложные операции маршрутной технологии разрабатывают операционную технологию. 1.3. Исходные данные для проектирования технологических процессов Исходными данными для проектирования ТП являются: — конструкторская документация на изделие (сборочные чертежи, рабочие чертежи, электрические схемы, монтажные схемы); — технические условия на изделие, где указываются дополнительные требования к изделию, например, необходимость защиты, проведения испытаний; — спецификация на входящие в изделие элементы; — объем выпуска продукции N; — сроки выпуска партии изделий (еженедельно, ежемесячно, ежеквартально); — информация о наличии технологического оборудования, оснастки (инструмент, приспособления, мерительный инструмент); — справочная, нормативная литература, программы. 1.4. Основные принципы проектирования технологических процессов Проектирование ТП изготовления, сборки и наладки ЭА должно базироваться на двух основных принципах: техническом и экономическом. Технический принцип состоит в том, что проектируемый ТП должен обеспечивать необходимое качество получаемых изделий ЭА; экономический принцип – проектируемый ТП должен обеспечивать выпуск изделий с высокой производительностью, низкой трудоемкостью и себестоимостью.
Под качеством при этом понимают совокупность свойств ЭА, удовлетворяющих требованиям заказчика, государственным или мировым стандартам: назначение и область применения, надежность и долговечность, технологичность, точность, эргономичность (дизайн, удобство обслуживания), патентно-правовые показатели, стандартизация и унификация, экономические показатели, экологические показатели. Показатели качества могут быть базовыми, частными и комплексными. На качество изделия большое влияние оказывает точность входящих в него деталей, компонентов, узлов и т. п. Точность – это соответствие действительного (полученного) параметра качества заданному номинальному L. Для нее приняты следующие обозначения: L+δ – параметр с плюсовым допуском; L–δ – параметр с минусовым допуском; L + δ/2 – параметр с равносторонним допуском. Все параметры качества делятся на группы: геометрические – линейные размеры, микронеровности (шероховатость), макронеровности (непараллельность, овальность, неперпендикулярность и т. д.); физические – индуктивность, сопротивление, емкость, магнитная проницаемость, проводимость и т. п.; химические – растворимость, концентрация, скорость травления, скорость диффузии и т. п. Для задания точности линейных размеров элементов деталей используют единую систему допусков и посадок (ЕСДП), опирающуюся на международную систему стандартов ИСО. В ЕСДП приняты 19 квалитетов точности (вместо ранее применявшихся классов точности), перечисляемые в порядке понижения точности: 01, 0, 1, 2, 3, …, 17. Квалитеты 01, 0 и 1 предназначены для концевых мер длины; квалитеты со 2-го по 4-й – для калибров и особо точных изделий. В квалитетах с 5-го по 13-й даются допуски для сопрягаемых размеров деталей, а в квалитетах с 14-го по 17-й – для несопрягаемых размеров деталей. Допуски обозначают буквами IT с порядковым номером квалитета, например IT12. Обработку металлических и неметаллических деталей для ЭА производят на различных металлорежущих станках, которые подразделяются по степени автоматизации их работы на универсальные станки, полуавтоматические, станки-автоматы, станки с ЧПУ, станки типа «обрабатывающий центр». Универсальные
станки используют для опытного, ремонтного и мелкосерийного производства, станки-автоматы – для крупносерийного и массового. В серийном производстве широко применяются станки с ЧПУ, которые составляют основу гибких автоматизированных производственных систем. К методам обработки деталей резанием относят: точение, фре зерование, шлифование, сверление, строгание, развертывание, протягивание. Каждый вид обработки характеризуется достигаемой точностью (табл. 1.1). Для физических параметров допуск может быть проставлен в процентах, например, электрическое сопротивление Rн + 5 %, Rн + 10 %, Rн + 20 %. При любом производстве отдельный параметр будет иметь разброс из-за производственных погрешностей ΣΔ, которые бывают трех видов: постоянные (систематические), закономерно изменяющиеся, случайные. Таблица 1.1 Точность деталей при обработке резанием Вид обработки резанием Класс точности Квалитет точности Точение: на токарных станках 2 – 5 6–12 на токарно-револьверных станках 3 – 4 8–11 Точение на станках-автоматах: токарно-револьверных 3 – 4 8–11 продольного точения 2 – 3 6 – 8 многошпиндельных 4 – 5 11–12 Фрезерование и строгание 2 – 5 6–13 Шлифование 1–3 5 – 8 Сверление 4 – 5 11–13 Зенкерование и растачивание 2 – 5 6–12 Развертывание 1–3 5 – 9 Протягивание 2 6 Погрешность обработки партии деталей называют постоянной (систематической), если погрешности всех деталей, входящих в партию, одинаковые. Такая погрешность получается под действием факторов, не меняющихся (постоянных) в течение всего периода обработки партии деталей. Пример постоянной погрешности – неточность оборудования.