Проектирование технологических процессов в производстве электронной аппаратуры

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.