Разработка технологического процесса сборки платы автоматический выключатель света на звуковом детекторе

СОДЕРЖАНИЕ
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1 РАСЧЕТНО - ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 7
1.1 Анализ сборочного состава 7
1.2 Оценка подготовленности изделия к автоматизированному производству 12
1.3 Расчет габаритов печатной платы устройства 15
Определим общую площадь, занимаемую элементами на печатной плате. 15
Тип элемента 15
ГЛАВА 2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 17
2.1 Анализ технологичности проектируемого устройства 17
2.1 Компоновка конструкции 21
2.2 Выбор и обоснование технологического процесса сборки 22
печатной платы устройства 22
2.3 Разработка карт техпроцесса на сборку и монтаж 24
2.4 Выбор технологического оборудования, применяемого для сборки печатных плат 26
Выбор технологического оборудования для проведения автоматизированной пайки 27
2.5 Обоснование выбора материала печатной платы 28
2.6 Обоснование выбора припоя и флюса применяемых для пайки 29
2.7 Выбор жидкости для чистки ПП 31
2.8 Обоснование выбора маркировочной краски 31
2.9 Выбор материала защитного покрытия 33
2.10 Контроль печатной платы устройства 34
2.11 Выводы по технологической части проекта 35
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 36
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 37
Научные, технические и учебно-методические издания 37
Словари и справочники 37

1.1 Анализ сборочного состава

Схема не сложного устройства, которое реагирует на звук достаточной громкости и включает нагрузку примерно на 5 минут. Назначение устройства может быть самым различным.

Рисунок 1- Схема автоматического выключателя света на звуковом детекторе
Звук воспринимается микрофоном М1. Питание на микрофон поступает от общего источника питания через резистор R1. Этот же резистор является и нагрузкой встроенного усилителя микрофона.
Дальше, с микрофона, сигнал НЧ поступает на усилитель НЧ, сделанный из логического элемента D1.1. Этот логический элемент переведен в состояние аналогового усилителя НЧ при помощи резистора R3, который включен между его входом и выходом, и создает отрицательную обратную связь, переводящую логический элемент в состояние УНЧ.
Чем больше сопротивление этого резистора, тем больше коэффициент усиления этого УНЧ.
...

1.2 Оценка подготовленности изделия к автоматизированному производству

В основу методики, позволяющей оценить возможность автоматизации производства, положен принцип поэлементного анализа конструкции изделия по классификатору конструктивно технологических признаков с точки зрения возможности и технической целесообразности автоматического выполнения дискретных операций ориентации деталей в пространстве и во времени, подачи их в рабочие органы, базирования (установки) в рабочей позиции, съёма, послеоперационного транспортирования. При этом предполагается, что автоматическое выполнение непосредственного соединения обосновано и оправдано.
...

2.1 Анализ технологичности проектируемого устройства

Технологичность конструкции изделия (ТКИ) – это совокупность свойств конструкции изделия, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технологической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте по сравнению с соответствующими показателями однотипных конструкций изделий, того же назначения, при обеспечении установленных значений показателей качества и принятых условиях изготовления, эксплуатации и ремонта.
При определении совершенства конструкции изделия используют качественные и количественные показатели технологичности конструкции изделия.
...

2.1 Компоновка конструкции

Компоновка - установление способа размещения в пространстве комплектующих элементов и их связей.
При конструировании изделий стремятся минимизировать объем и вес конструкции, при сохранении точности. Компоновку конструкции можно разделить на два уровня:
1. функционально-каскадный;
2. функционально-узловой.
Учитывая то, что изделие содержит одну плату, выбираем функционально-каскадный метод, включающий в себя замену одного или нескольких элементов на плате. То есть таким элементам замены является элемент. Недостатком является низкая ремонтопригодность изделия, однако, такой метод установки дает высокую надежность с небольшим весом конструкции.
Выбираем вариант конструкции печатной платы при конструировании по рисунку приведенному ниже.

Рисунок 4 - Схематическое расположение зон на печатной плате
Где:

S1,S1` - зона крепления;
S2,S2` - зона коммутации;
S3 - функциональная зона.


2.2 Выбор и обоснование технологического процесса сборки
печатной платы устройства

Сборка представляет собой совокупность технологических операций механического соединения деталей и ЭРЭ в изделии, выполняемых в определенной последовательности.
Монтажом называется технологический процесс электрического соединения ЭРЭ изделия в соответствии с принципиальной электрической или электромонтажной схемой.
Сборка в зависимости от типа производства выполняется с помощью автоматической линии или вручную. При ручной сборке изделия собираются на конвейере или на монтажном столе сборщика.
Существует несколько вариантов технологического процесса:
I вариант. 1.Ручная подготовка ЭРЭ
2.Ручная установка ЭРЭ на печатную плату
3.Ручной электромонтаж
II вариант. 1.Ручная подготовка ЭРЭ
2.Ручная установка ЭРЭ на печатную плату
3.Автоматизированная пайка
III вариант. 1.Ручная подготовка ЭРЭ
2.Автоматизированная установка ЭРЭ на печатную плату
3.Автоматизированная пайка
IV вариант. 1.
...

1.3 Расчет габаритов печатной платы устройства

Определим общую площадь, занимаемую элементами на печатной плате.
Тип элементов, их количество и размеры указаны в таблице ниже.

Таблица 2
Размеры элементов

1. Общая площадь, занимаемая элементами на плате, рассчитывается по формуле 3:
(3)
1274,49+72+216,24+66,95+387,5+43,56+9+16+48=2133,74(мм2)
2. Площадь печатной платы рассчитывается по формуле 4:
(4)

3. Коэффициент заполнения печатной платы определяем по формуле 5:
(5)

Габаритные размеры печатной платы соответствуют ГОСТ10.317-99. Печатная плата расположена в корпусе горизонтально и закреплена в 2-х точках. Схема крепления платы показана на рисунке 3.
...

2.3 Разработка карт техпроцесса на сборку и монтаж

Таблица 4
Маршрутная карта автоматического выключателя света на звуковом детекторе
В
Цех
Уч
РМ
Опер
Код, наименование операции

Г
Обозначение документа

Д
Код, наименование оборудования

Е
См
Проф
Р
УТ
КР
КОИД
ЕН
ОП
К шт.
Т п.з.
Т шт.

Л/М
Наименование деталей, сб. единиц или материала

Н/М
Обозначение, код
ОПП
ЕВ
ЕН
КИ
Н расх

В01
030 03 009 ПОДГОТОВКА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ
Г02
Инструкция №30/009
Д03
Электропаяльник ЭПСН 36/40: , Пинцет ПГТМ – 120 ОСТ4. 060.013
Е04
Припой ПОС-61: ,Флюс Спирто-канифольный
О05
Произвести очистку печатной платы
О06
Покрыть контакты печатной платы спирто-канифольным флюсом
О07
Произвести лужения дорожек и контактных гнёзд печатной платы
О08
Произвести очистку печатной платы от лишнего флюса
О09

10

11

12

13

14

15

16

17

МК
ГОСТ 3.
...

2.4 Выбор технологического оборудования, применяемого для сборки печатных плат

Выбор оборудования для автоматизированной подготовки ЭРЭ

Перечень оборудования для автоматизированной подготовки ЭРЭ приведен в таблице 4.
Таблица 6
Перечень технологического оборудования
Тип оборудования
АКПР - 1
АКПР - 3
ЛПМ - 901
Производительность
900
0,5
100
0,4
1800
0,8
Габариты ЭРЭ (мм)
4...14
0,5
1,8...14
0,7
2...
...

Выбор технологического оборудования для проведения автоматизированной пайки
Выбор аппаратуры для проведения автоматизированной пайки осуществляется по технико-экономическим показателям конкретного оборудования, метод оценки параметров - по бальной системе.
Баллы даются исходя из важности конкретного оборудования. В настоящее время наибольшее применение имеют установки, приведенные в таблице ниже
Таблица 7
Параметры автоматов для пайки
Параметры
Тип установки

УПВ-903
Вес.
коэф
УПВ-903Б
Вес.
Коэф
HOLLIS
Вес.
коэф
Ширина волны
(мм)
220
6
220
6
225
7
Скорость конвейера (м/мин)
2
7
2
7
1,5
6
Высота волны припоя (мм)
12
4
12
4
18
6
Точность выдержки (мм)
0,1
8
0,1
8
0,5
6
Время разогрева (мин)
130
6
120
7
180
4
Потребляемая мощность (кВт)
6
6
6
6
10
3
Стоимость ($)
16000
3
10000
6
20000
2

Исходя из технико-экономических показателей выбираем установку УПВ-903Б, имеющую наибольшее количество баллов.
...

2.5 Обоснование выбора материала печатной платы

Конструктивно изделие выполнено в виде функционально законченного прибора, заключено в корпус с геометрическими размерами 175 45 мм. Прибор предназначен для работы в комнатных условиях, поэтому особых вредных воздействий (резкие перепады температуры) не испытывает. Однако, для защиты деталей и узлов прибора от пыли рекомендуется применять разъемную герметизацию корпуса путем уплотнения резинометаллическими деталями марки ИРП-1054.
...

2.6 Обоснование выбора припоя и флюса применяемых для пайки

Выбор флюса производится, исходя из требований химической активности, которая должна быть наименьшей в интервале температур, определяемых температурами плавления припоя и пайки. Флюс должен равномерно и быстро растекаться, легко вытесняться расплавленным припоем, не вызывать коррозии спаиваемых материалов и не выделять вредных газов.
Выбор припоя определяется назначением и конструктивными особенностями изделия, типом основного материала и технологического покрытия, максимально допустимой температурой при пайке ЭРЭ. Технические требования к припою предусматривают хорошую смачиваемость соединяемых материалов, малый интервал температур кристаллизации для исключения появления пор и трещин в паянных соединениях.
...

2.8 Обоснование выбора маркировочной краски

Указание о маркировке печатной платы на чертеже приводят в соответствии
с ГОСТ 2.314. Маркировку, наносимую на печатную плату или ГПК, подразделяют на основную и дополнительную.
Основная маркировка наносится обязательно и должна содержать:
• обозначение печатной платы или ее условный шифр;
• дату изготовления (год, месяц);
• порядковый номер изменения чертежа, относящегося только к изменению проводящего рисунка;
• обозначение слоя МПП.
Дополнительная маркировка наносится при необходимости и может содержать:
• порядковый или заводской номер печатной платы или партии печатных плат;
• позиционное или схемное обозначение ИЭТ или условный адрес их установки (Х5, У3, А8 и т.п.);
• цифровое обозначение первого вывода ИЭТ, точек контроля;
• обозначение положительного вывода полярного ИЭТ (знак «+»).
...

2.9 Выбор материала защитного покрытия

Для дополнительной защиты от воздействия внешних факторов плату проектируемого прибора предлагается покрыть защитным лаком, который должен обладать следующими свойствами:
 высокой влагостойкостью;
 эластичностью;
малой диэлектрической проницаемостью и тангенсом угла потерь;
температурной стойкостью;

В таблице 7 приведены сравнения некоторых характеристик различных лаков.
Таблица 9
Основные параметры лаков
Основные свойства
Марка лака

СБ – 1С
МЛ – 92
976 – 1
Э – 4100
УР – 231
Эластичность
(мм)
5
-
1
1
-
Сухой остаток
(%)
30
-
-
30
30
Пробивное напряжение пленки не менее (кВт/мм)
60
60
70
-
90
Удельное объемное сопротивление пленки (Ом/См)
1,3∙10
1∙10
7∙10
1∙10
1,2∙10
Диэлектрическая постоянная пленки
3,5
3,6
3,8
-
3,1 – 3,3
Максимальная рабочая температура. (ºС)
150
120
150
180
90

Всем перечисленным требованиям соответствует лак УР-231
ТУ6-10-863-84.
...

2.10 Контроль печатной платы устройства

В практике контроля выявляется правильность размещения всех проводников, качество их нанесения и взаимное влияние. Правильность размещения проверяется путем сравнения с чертежами или с эталонами.
Качество проводников проверяют визуально при помощи 4 или 10 кратной лупы, измеряют их ширину и расстояние между ними. При механической обработке могут быть коробления, повреждение плат и проводников, поэтому их проверяют внешним осмотром на отсутствие сколов, трещин, отслаивания металлизированного слоя от основания, расслаивание диэлектрика и коробления плат.
Собранный прибор на печатной плате проверяют по электрическим и механическим параметрам в соответствии с техническими условиями. Проверку лучше производить до нанесения защитного слоя. Сопротивление изоляции может меняться из - за воздействия химических реактивов при нанесении проводников и плохой промывки, после этого сопротивление изоляции проверяют мегомметром или электронным терраомметром.
...