Зміст
Введення
Аналіз процесів і пристроїв для складання і монтажу
Аналіз технологічності конструкції виробу
Розробка технологічної схеми складання
Аналіз варіантів маршрутної технології, вибір технологічного обладнання, проектування технологічного процесу
Проектування ділянки складання і монтажу
Розробка оснащення для складально-монтажжних робіт
Вимоги по техніці безпеки і охорони праці
Висновок
Список використовуваних літературних джерел
Введення
Метою ванного курсового проекту є розробка технологічного процесу складання монтажу та відповідної технологічної документації на пристрій узгодження.
На даний час розроблено і впроваджено у виробництво величезна кількість побутової аудіо, відео апаратури. Придумано величезне число моделей розрізняються за вартістю, дизайну, якості та деякими іншими параметрами. У нашому повсякденному житті ми часто використовуємо DVD програвачі, відеомагнітофони, ігрові приставки, найпростіші комп'ютерні пристрої. Так як в більшості випадках в цій апаратурі існує тільки один вхідний роз'єм, причому на безлічі відео апаратури він знаходиться на задній панелі, то, звичайно ж, існує проблема оптимального їх підключення. При бажанні підключення другого пристрою виникає ряд проблем: це безліч заплутаних кабелів, труднощі доступу до роз'ємів, постійне перемикання, що веде до зменшення терміну служби роз'єму і вироби в цілому.
Пристрій служить для узгодження декількох аудіо, відео пристроїв одночасно, а перемикання їх здійснюється програмно, що підвищує надійність апаратури.
Вихідними даними до проектування є складальний креслення пристрою, технічні вимоги до складання та монтажу, програма випуску виробу і комплексний показник технологічності.
Дозвіл завдання розробки комплекту технологічної документації на пристрої вимагає поетапного виконання безлічі операцій - необхідно провести аналіз процесів і пристроїв, що використовуються для складання і монтажу РЕА, аналіз технологічності конструкції виробу, розробити технологічну схему зборки виробу. На основі технологічної схеми складання потрібно зробити аналіз варіантів маршрутної технології, вибрати технологічне обладнання та спроектувати технологічний процес виготовлення пристрою узгодження. Далі, в залежності від отриманого технологічного процесу, необхідно спроектувати ділянку складання і монтажу та розробити оснащення для складально-монтажних робіт. Обов'язковою умовою при організації виробництва є дотримання вимог з техніки безпеки і охорони праці.
1. Аналіз процесів і пристроїв для складання і монтажу
Виробничий процес являє собою сукупність всіх дій людей і знарядь виробництва, необхідних на даному підприємстві для виготовлення чи ремонту виробів, що випускаються РЕА. До складу виробничого процесу входять всі дії з виготовлення, складання, контролю якості виробів, що випускаються; зберігання і переміщення його деталей, напівфабрикатів і складальних одиниць на всіх стадіях виготовлення; організації постачання і обслуговування робочих місць, дільниць і цехів; управління всіма ланками виробництва, а також комплекс заходів з технологічної підготовки виробництва.
Об'єктивною тенденцією вдосконалення конструкцій РЕА є постійне зростання її складності, що пояснюється розширенням кола вирішуваних завдань при одночасному підвищенні вимог до ефективності її роботи. Ускладнення схемних і конструкторських рішень, функціональних зв'язків разом зі значним збільшенням чисельності елементів в РЕА створює великі труднощі при їх виробництві, особливо при збірці і монтажі. Виходом з цієї труднощі стало застосування поверхнево елементів, які монтує.
Основна відмінність методу поверхневого монтажу від традиційної технології - відсутність монтажних отворів для встановлення виводів компонентів, що кардинально змінює базові технологічні процеси монтажно-складальних робіт і надає розробникам широкі перспективи в області комплексної мікромініатюризації електронних виробів і автоматизації виробництва.
Поверхнево монтовані елементи пристрою узгодження складають близько 80% від всіх застосовується при розробці блоку елементів.
Метод встановлення компонентів на плату розроблювального пристрою відображений на малюнку 1.1. Всі модулі SMT і монтуються в отвори встановлені на верхній стороні плати. Даний тип збірки називається IPC Type 1C.
Малюнок 1.1-Метод встановлення елементів на плату.
Типовий тих процес виробництво блоків РЕА включає в себе наступні етапи:
вхідний контроль плат, компонентів, матеріалів;
підготовка компонентів, матеріалів;
нанесення клею / паяльної пасти;
установка компонентів;
затвердіння клею;
розплавлення припою з допомогою печей або в машинах пайки хвилею;
відмивання;
вихідний контроль;
ремонт;
вологозахист;
упаковка.
Оскільки при проектуванні пристрою узгодження використовується більшість компонентів поверхнево монтовані, найбільш докладно розглянемо устаткування необхідне для техпроцесу поверхневого монтажу.
Найбільш поширеним набором устаткування при створенні ділянки поверхневого монтажу є:
обладнання для нанесення паяльної пасти / клею;
обладнання, яке виробляє установку компонентів на плату;
обладнання для оплавлення припою (паяльної пасти).
Кожен тип обладнання відповідає конкретним технологічних етапів.
Нанесення паяльної пасти, клею
Застосовуються два основних способи нанесення. Метод дозування з застосуванням пневматичних дозаторів хороший тим, що він не прив'язаний до трафарету, і оператор може працювати з будь-якою платою. Таким дозатором зручно користуватися при великій кількості різних типів плат або на дослідній ділянці, де при розробці плата змінюється кілька разів. Слабка сторона цього методу в його низької продуктивності, яка визначається майстерністю оператора. Розглянемо високопродуктивні конвеєрні дозатори-автомати DS9000/DS9100.
Малюнок 1.2 - Високопродуктивні конвеєрні дозатори-автомати DS9000/DS9100
Автомати DS9000 і DS9100 призначені для нанесення паяльної пасти / клею в умовах серійного виробництва.
В автоматах можуть встановлюватися до трьох шнекових головок, що дозволяє одночасно виконувати операції нанесення на друковану плату, як клею, так і пасти. Автомати DS9000 і DS9100 є гнучкими, легко перенастраиваемом, високоточними і високопродуктивними системами.
Автомати оснащені відеосистемою корекції реперних точок, системою автокалібрування.
Другий метод - трафаретного друку, через сітчастий чи металевий трафарет. Для цього застосовуються пристрої трафаретного друку. Найбільш цікавим є автоматичний трафаретний принтер Motoprint-AVL (рис 1.3)
Малюнок 1.3 - автоматичний трафаретний принтер Motoprint-AVL
Автоматичний трафаретний принтер MOTOPRINT-AVL з автоматичною системою центрування розроблений для універсальної і точної трафаретного друку паяльної пасти, клею для поверхневого монтажу та інших матеріалів. MOTOPRINT-AVL відповідає всім сучасним вимогам, що пред'являються до процесу трафаретного друку: точності, надійності та повторюваності.
Всі функції контролюються комп'ютером. На РКД - моніторі відображаються технологічні параметри, кнопки управління і зображення, що отримується з обох відеокамер.
Автоматична система оптичного центрування з удосконаленим програмним забезпеченням управляє суміщенням контактних майданчиків плати і отворів трафарету.
Так само на виході автомат містить систему контролю якості.
Ця модель при своїй низькій ціні має не велику робочу площу, високі технічні характеристики і великий набір додаткових речей, які дозволяють істотно модернізувати пристрій трафаретного друку.
Установка компонентів
Самими простими і недорогими пристроями для установки поверхнево монтуються компонентів є ручні маніпулятори, які зазвичай складаються з таких вузлів.
Базове пристрій з пантографом.
Головка з автоматичним вакуумним захопленням.
Вбудована вакуумна помпа або зовнішній компресор.
Набір вакуумних наконечників.
Карусельний живильник для подачі компонентів з розсипу.
Малюнок 1.4 - Ручний маніпулятори установки компонентів
Деякі маніпулятори обладнується дозатором паяльної пасти, системою пайки гарячим повітрям, системою візуального контролю.
Продуктивність такого устаткування істотно залежить від майстерності оператора. У середньому ця цифра коливається від 200 до 600 компонентів на годину.
При виготовленні обладнання такого рівня виробники практично не відрізняються один від одного, і всі марки дуже схожі. У Росії найбільш відомі такі фірми, як ESSEMTEC, FRITSCH, DIMA. При однаковій якості найбільш вигідна ціна у швейцарської фірми ESSEMTEC.
Багато ручні установники можуть бути переобладнані до напівавтоматичних. При цьому роботу такого маніпулятора контролює комп'ютер, що істотно збільшує продуктивність за рахунок виключення помилок установки. У цьому випадку роботу також виробляє оператор, але машина істотно полегшує його дії. За заздалегідь розробленою програмою машина показує, який елемент і з якого живильника необхідно захопити. Після спрацьовування вакуумного захоплення машина показує, куди необхідно встановити компонент, і в точці установки спрацюють пневматичні гальма, зафіксувавши вакуумну голівку. Операторові залишається тільки розгорнути елемент навколо своєї осі для дотримання правильності встановлення та опустити елемент на плату. Вакуумна голівка автоматично відпустить елемент. Продуктивність таких систем 600-800 компонентів на годину.
Крім того, необхідно відзначити, що і ручні і напівавтоматичні маніпулятори можуть бути обладнані системою установки FINE PITCH компонентів. Ця система дозволяє проводити точне поєднання висновків мікросхеми з контактними майданчиками на платі за допомогою мікрометричних гвинтів і автоматичну установку елементу на плату. Такі системи дозволяють встановлювати безкорпусні елементи від 0201 і мікросхеми з кроком до 0,4 мм.
Найбільш недорогими є напівавтомати японської фірми MDC - це ECM 93, ECM 96, ECM 98. Вони мають продуктивність від 2000 до 3500 компонентів на годину і працюють для свого рівня досить стабільно. У цьому випадку більш цікавий автомат CLM 9000 швейцарської фірми ESSEMTEC. Продуктивність цієї машини 2200-3600 компонентів на годину, в базову комплектацію включено лазерний центратор і автоматична система зміни інструмента. Машина має живильники з мікропроцесорним контролем, що дозволяє перенастроювати її дуже швидко. На практиці переналагодження зводиться до перезавантаження програми.
Більш продуктивне обладнання поставляють фірми Universal, Philips, Siemens.
Оплавлення
Після нанесення паяльної пасти і встановлення елементів слід етап оплавлення. Для цього використовують печі, які відрізняються кількістю зон нагріву і методом підігріву - інфрачервоним, конвекційним, змішаним.
Інфрачервоні печі мають низьку ціну і застосовуються при виготовленні нескладних плат. Обумовлено це тим, що інфрачервоний тип нагріву має цілий ряд негативних ефектів. Найбільш істотно впливають на роботу такі:
Тіньовий ефект. Високі елементи можуть закривати нижчі, створюючи так звану «тінь», тобто зону, де висока ймовірність непропая. Також деякі елементи можуть закривати свої власні висновки.
Істотний вплив на процес пайки надає відображає здатність корпусу елемента.
Нестабільність розподілу температури всередині окремих зон.
Усіх цих негативних моментів позбавлені печі з конвекційним методом нагрівання. Гаряче повітря розподіляється всередині робочого об'єму печі таким чином, що в кожній точці створюються однакові умови пайки, однакова температура. Залежність від відбивають якостей елемента відсутній.
Але керувати гарячим повітрям важче і виконувати це технічно також складніше. Тому конвекційні печі мають ціну значно вище. З інфрачервоних найбільш поширеними є печі швейцарської фірми ESSEMTEC. Це RO 180, RO 260, RO 400.
З конвекційних печей найбільше російському споживачеві відома продукція англійської фірми Reddish Electronics, це моделі: SM-500 - камерна конвекцією піч, SM-1500, SM-1500, SM-3000 конвеєрні конвекційні печі, і конвекційні печі Quattro Peak 3,5 і 4 , 0 (рис 1,5).
Малюнок 1.5 - конвекцією піч Quattro Peak 3,5
Основні особливості Quattro Peak 3,5 полягають у передачі тепла в піковій зоні через щілинні сопла (запатентовані "Slot nozzles") і наявності двох пікових зон.
Щілинні сопла дозволяють створити на поверхні плати ламінарний потік повітря для більш еффекной передачі тепла. Подвійна пікова зона дозволяє уникнути різниці в температурі нагріву великих і маленьких компонентів.
Пайка штирьових компонентів на платі здійснюється двома способами:
ручна;
групова пайка хвилею припою.
При ручній пайку застосовуються як індивідуальні паяльники так і паяльні станції, оснащені системами контролю потужності, температури, що дозволяє уникнути перегрівів.
Пайка хвилею припою - це найпоширеніший метод групової пайки навісних елементів. Вона полягає тому, що плата прямолінійно рухається через гребінь хвилі припою. Перевагою даного методу є висока продуктивність, можливість створення комплексно-автоматизованого обладнання, обмежений час взаємодії припою з платою, що знижує термоудар, жолоблення діелектрика, перегрів елементів. Однією з продуктивних установок пайки хвилею є Seho 1135-F.
Малюнок 1.6 - Установка пайки хвилею припою Seho 1135-F
Установка пайки хвилею Seho 1135-F - це закрита тунельна система для економії електроенергії, що володіє можливістю змінювати конфігурацію потоку і поле пайки.
Система має високу якість пайки завдяки системі подвійної хвилі, попередніми нагрівачем з інфрачервоним (IR) випромінювачем, і двома керованими зонами, моніторингом всіх функцій установки, повністю замкнутим циклом.
2. Аналіз технологічтості конструкції виробу
Конструкція друкованого вузла складається з друкованої плати та встановлених на ній елементів. Розмір друкованої плати 160 Х 80мм. Сторони з'єднуються за допомогою металізації наскрізних отворів.
Склад елементної бази по відношенню до конструктивних показниками наведено в табл. 2.1. Показники технологічності друкованого вузла наведені в таблиці 2.2
Таблиця 2.1 - Характеристика елементної бази
Найменування елемента | Тип корпусу | Кількість, шт. | Конструктивні параметри | Робоча температура, ° С | ||
Установча площа, м 2 × 10 -6 | Висота елемента, м × 10 -3 |