Сборочный чертёж

Сборочный чертёж. и спецификация - топологические чертежи Данная ячейка целиком собрана на дискретных элементах, для монтажа элементов использована двухсторонняя Печатная плата с односторонним печатным монтажом, обратная сторона платы металлизируется для придания лучшей помехозащищённости изделию.

Плата изготавливается комбинированным позитивным методом.

Ячейка содержит 7 резисторов типа ОС6-9 , номиналом 150 Ом, 301Ом и 1кОм соотвецтвенно 7 конденсаторов типа ОСК10 -17В Ёмкостью 51 пФ, 470 пФ и 0.22 мкФ и один конденсатор подстроечный типа ОСКТ4-27 на номинал 3-5 пФ. На плату устанавливаются две микросхемы 597СА2 ,а также микросхема ОС530ЛА3 и ОС530ТМ2. Все микросхемы имеют планарные выводы.

Также в состав платы входит фильтр БА23 - 1000 пФ. 2. Анализ технологичности конструкции 1.Понятие технологичности конструкции Одной из важнейших характеристик, влияющих на точность, качество и себестоимость аппаратуры, является технологичность конструкции.

Под технологичностью понимается такое качество конструкции изделий, которое позволяет применить прогрессивные методы технологии и организации производственных процессов, обеспечивающие высокую производительность труда и минимальную себестоимость при соблюдении заданных требований.

Отработка технологичности конструкции направлена на повышение производительности труда, снижение затрат и сокращение времени на проектирование, технологическую подготовку производства, изготовление, техническое обслуживание и ремонт в целях обеспечения необходимого качества изделия.

Высокая технологичность конструкции изделия достигается совместным трудом разработчика, конструктора и технолога.

На начальном этапе разработчик, как правило, намечает несколько схемотехнических решений.

Конструктор по выбранной им принципиальной схеме компонует изделие.

Совместно решается также проблема технологичности конструкции с учётом масштаба выпуска изделия и конкретных условий производства. 1.2.2. Определение конструкторских показателей технологичности Коэффициент повторяемости компонентов и МСБ Кпов мс 1 - nт.к.м Nк.м где nт.к.м количество типоразмеров компонентов и МСБ Nк.м общее количество компонентов, микросхем и МСБ. Подставив получим Кпов мс 1 - 11 2 1 1 5 1 1 1 2 1 1 4 Кпов мс 1 - 11 20 0.45 Коэффициент повторяемости печатных плат Кпов пп 1 - nт.пп Nпп, где nт.пп - количество типоразмеров печатных плат, в том числе многослойных без учёта числа слоёв Nпп - общее количество печатных плат Т.к. наша ячейка собирается на одной плате, то коэффициент повторяемости печатных плат равен 0. Коэффициент повторяемости материалов Кпов.м 1 - nмм nор.д, где nмм - количество марок материалов, применяемых в изделии nор.д -количество оригинальных деталей.

Т.к в состав нашей ячейки входят только дискретные элементы, то количество материалов будет зависеть только от количества материалов используемых при изготовлении печатной платы и материалов составов необходимых для установки элементов на плату и защиту изделия от внешних воздействий.

Для изготовления платы требуется - стеклотекстолит СОНФ-1 ТУ16- 503.204- 80 Для установки элементов требуются - припой ПОСК 50-18 ГОСТ 21931-76 - припой ПОС 61 - Клей ВК-9 ОСТ 4Г 0.029.204 - Эмаль для маркировки ЭП-572 ТУ6- 10- 1539- 76 - Эмаль для маркировки ЭП- 941Ш ТУ6- 10- 1663- 78 Т.о. получим Кпов.м 1 - 5 23 0.78 Коэффициент использования микросхем и МСБ Кисп.мс nмс N ,где nмс -количество микросхем и МСБ в изделии N - общее количество ЭРЭ, микросхем и МСБ. Подставив получим Кисп.мс 4 23 0.174 Коэффициент установочных размеров шагов ЭРЭ, компонентов и микросхем МС Ку.р 1 - nу.р N ,где nу.р- количество установочных размеров ЭРЭ, МС и компонентов.

Подставив получим Ку.р 1 - 42 23 - 0.826 Коэффициент стандартизации конструкции Кс 1 - nор N ,где nор - количество оригинальных нестандартных ЭРЭ и конструктивных элементов в том числе и МСБ . Подставив получим Кс 1- 4 23 0.826 Коэффициент унификации повторяемости конструкции Ку 1 - nнаим N ,где nнаим - число наименований микросхем, МСБ, ЭРЭ и конструктивных элементов по спецификации изделия. Подставив получим Ку 1- 20 23 0.131 Коэффициент использования площади коммутационной платы Ки.п jэ.к j к.п, где jэ.к- площадь занимаемая элементами, компонентами, контактными площадками и соединительными проводниками jк.п - площадь коммутационной платы.

Площадь металлизации платы - 60 кв.см 600 кв. mm Площади элементов - DA1, DA2 11.75 10.75 mm - DD1, DD2 7.5 9.5 mm - R1 - R7 1.25 1.25 mm - C1, C2, C7 1.5 1.5 mm - C3 - C6 3.25 4 mm - C8 2.5 2.5 mm - L1 - L4 2.25 2 3,14 mm Суммарная площадь всех элементов 236.5 кв. мм Подставив получим Ки.п 600 236.5 2880 0.29 1.2.3. Определение производственных показателей технологичности Для выбора варианта конструкции изделия на основе разработанной структурной схемы и маршрутных карт ТП производят расчёт частных производственных показателей. Коэффициент простоты изготовления изделий Кп.и 1 - nп nэ nк, где nп - количество элементов и компонентов МСБ, требующих подгонки nэ - общее количество напыляемых или изготавливаемых другими методами элементов nк - общее количество компонентов.

Подставив получим Кп.и. 1 - 0 4 23 1 Коэффициент расширенных допусков Кр.д. nр.д. nэ, где nр.д количество напыляемых или изготавливаемых другими методами элементов с допусками d 10 от номинала Подставив получим Кр.д 4 23 0.174 Коэффициент простоты обеспечения заданной конфигурации элементов Кп.о.к. nм.т nэ, где nм.т - количество элементов, получаемых с помощью свободных масок или трафаретов В составе нашей ячейки плёночные элементы отсутствуют, поэтому Кп.о.к. 0 Коэффициент совмещения вакуумных циклов процесса напыления слоёв пассивной части Кс.в.ц 1 - nв.ц. nс, где nв.ц - число вакуумных циклов откачки подколпачного устройства установки для напыления пассивной части МСБ nс - число всех слоёв МСБ. В составе нашей ячейки плёночные элементы отсутствуют, поэтому Кс.в.ц 0. Коэффициент простоты выполнения монтажных соединений Кп.м.с 1 - nг.в nм.с, где nг.в - количество монтажных соединений, выполняемых с использованием гибких выводов и проволочных перемычек nм.с - общее количество монтажных соединений.

В составе нашей ячейки гибкие выводы имеют микросхемы - DA1, DA2 - по 16 шт - DD1, DD2 - по 14 шт индуктивности - L1 - L4 по 2 шт. Подставив получим Кп.м.с 1 - 68 94 0.277 Коэффициент ограничения числа видов сборочно-монтажных соединений Ко.в.с 1 - nв.с nп.с, где nв.с - число видов соединений с учётом конкретного способа их выполнения ультразвуковая пайка, электроннолучевая или лазерная сварка, склеивание теплопроводящим клеем, контактолом и т .д. nп.с - число пар соединяемых любым видом соединения конструктивных элементов изделия.

Применяемые соединения - паянное припоем ПОСК 50 - 18 ГОСТ 21931- 76 34 - паянное припоем ПОС 61 60 - клееное клеем ВК -9 ОСТ 4Г 0.029.204 4 3 - Ко.в.с 1- 3 101 0.97 Коэффициент использования групповых методов обработки Ки.г.м nг.м nоп, где nг.п - число операций технологического процесса, предусматривающих использование групповых методов обработки nоп - общее число операций.

Групповые методы обработки в нашем случае будут применятся на следующих стадиях изготовления печатной платы - нарезка заготовок - сенсибилизация - химическая металлизация отверстий - гальваническое нанесение меди - травление меди с пробельных мест. Подставив получим Ки.г.м 5 11 31 0.119 Коэффициент автоматизации и механизации установки монтажа изделий Ка.м nа.м nм.с, где nа.м - количество монтажных соединений, которые могут осуществляться механизированным или автоматизированным способом В нашем случае все монтажные соединения будут выполняться автоматически, за исключением установки индуктивностей L1 - L4 и распайки их выводов. Поэтому получим Ка.м 86 94 0.915 Коэффициент автоматизации и механизации операций контроля и настройки электрических параметров Ка.к nа.к Nк, где nа.к - количество операций контроля и настройки, которые можно осуществить автоматизированным или механизированным способом Nк - общее количество операций контроля и настройки.

Подставив получим Ка.к 2 3 0.667 Коэффициент применения типовых технологических процессов Кттп nттп nоп, где nттп - количество операций выполняемое по типовым технологическим процессам По типовым тех процессам в нашем случае выполняются следующие операции - все операции изготовления ПП 11 шт - нанесение маркировки - нанесение защитного покрытия - выходной контроль.

Т.о. получим Кттп 14 42 0.333 Комплексная оценка технологичности Комплексная оценка технологичности изделия производится по пятибалльной системе. Численные значения частных показателей технологичности Кi переводятся при этом в бальную оценку Бi 4 - Кнi - Кi DКi, где Кнi- нормативное значение показателя берётся из табл. 2.1 литер.2 на данном уровне развития техники и технологии Кi - расчётное значение показателя разрабатываемого изделия DКi - эквивалент одного балла, численные значения которого приведены в табл. 2.1. пп Наименование показателя Обозначение Кi Значение нормативного показателя Кнi Эквивалент одного балла DКi Расчётный частный показатель Кi Бальный показатель Б А. Конструктор- ские показатели, определяемые коэффициентами 1 повторяемости микросхем и МСБ Кпов.мс 0.95 0.2 0.45 1.5 2 повторяемости ПП Кпов.пп 0.95 0.2 0 -0.75 не нужен 3 повторяемости материалов Кпов.м 0.7 0.25Кн 0.78 4.46 4 использования микросхем и МСБ Кисп.мс 0.8 0.12 0.174 -1.22 5 установочных размеров ЭРЭ Кур 0.85 0.25Кн -0.826 -3.9 6 стандартизации конструкции изделия Кс 0.85 0.25Кн 0.826 3.89 7 унификации конструкции изделия Ку 0.7 0.25Кн 0.131 0.75 8 использования площади ПП Ки.п 0.6 0.1 0.29 0.9 Производственные показатели, определяемые коэффициентами 1 простоты изготовления МСБ Кпи 0.95 0.2 1 4.25 2 расширенных допусков Кр.д 0.9 0.3 0.174 1.58 3 простоты обеспечения заданной конфигурации Кпок 0.5 0.2 0 1.5 не нужен 4 совмещение вакуумных циклов Ксц 0.6 0.15 0 0 не нужен 5 простоты выполнения монтажных соединений Кпмс 0.6 0.15 0.277 1.85 6 ограничения видов соединений Ковс 0.9 0.1 0.97 4.7 7 использования групповых методов обработки Кигм 0.4 0.25 0.119 2.88 8 автоматизации установки и монтажа Ка.м 0.87 0.3 0.915 4.15 9 автоматизации контроля и настройки Ка.к 0.5 0.13 0.667 5.28 10 применения типовых техпроцессов Кттп 0.6 0.15 0.333 2.22 С учётом корректировки показателей технологичности рассчитывают среднебальный показатель Бср S Бi N , где N - количество показателей, участвующих в оценке в том числе приравненных к 0 . Подставив получим Бср 33.29 18 1.85 1.3 ТЗ на корректировку КД для автоматизированного изготовления В ходе анализа документации и анализа технологичности конструкции, выяснилось, что невозможно реализовать автоматизированную транспортировку заготовок из-за того что не предусмотрена система их маркировки.

Наиболее проста и надёжна в эксплуатации система опознавания изделия по штрхкоду.

Для нашего производства печатных плат она подходи, как нельзя лучше, следовательно, её и возьмём за основу.

Штриховая маркировка будет нанесена на бумажных стикерах, наклеиваемых на плату и будет считываться на автоматических ИК устройствах считывания.

Т.о. необходимо включить в схему технологического оборудования автомат для нанесения штриховой маркировки. Глава2. Разработка технологического процесса 2.1 Выбор и обоснование основных технологических процессов Основными технологическими процессами при изготовлении данной функциональной ячейки будут являться - изготовление платы - контроль параметров готовой платы - установка элементов на плату - электрический монтаж соединений - контроль - нанесение маркировки и защитного покрытия - регулировка выходных электрических параметров ячейки - выходной контроль.

Изготовление платы то ТЗ будет производится позитивным комбинированным методом.

Достоинствами этого метода являются повышенное качество паянного соединения элемента платы с контактной площадкой, хорошая металлизация отверстий, а так же хорошая механическая и электрическая стабильность при сравнительно малых размерах КП. Другие методы изготовления платы применять нежелательно по следующим причинам Аддитивная технология является довольно дорогой, что в условиях массового производства нашего изделия экономически не выгодно и будет тормозить продвижение изделия на рынок, что в условиях нынешней экономической ситуации крайне нежелательно, т.к. при производстве изделия не используются сложные и наукоёмкие технологии, изделие должно уверенно держатся в своей ценовой нише на рынке, при приемлемом соотношении качество - цена. Так же данный метод требует относительно длительного промежутка времени на изготовления низкая скорость осаждения, конечно существуют способы повышения скорости осаждения, например, применение химико-гальванического метода, но это, опять же, ведёт к удорожанию изделия.

Следовательно, данная технология производства нам не выгодна.

Негативный комбинированный метод для нашего производства данный метод является более предпочтительным чем преведуший, но он обладает большим недостатком - срыв контактных площадок при сверлении, а у нашем случае все элементы имеют либо планарные выводы, либо боковые и контакт с припоя с контактной площадкой должен быть очень хорошим, т.к. большинство элементов в целях удешевления производства и упрощения автоматического монтажа к плате не приклеиваются, а держатся только лишь за счёт пайки.

Следовательно нам все-таки выгодней применять комбинированный позитивный метод.

После изготовления и последующей очистки платы, необходимо провести выборочный контроль т.к. техпроцесс будет применяться для массового производства и контроль каждой платы не эффективен по экономическим соображениям качества металлизации поверхности платы.

Следующим основным этапом производства является установка элементов на плату.

Т.к. практически все элементы являются серийными изделиями, прошедшими выходной контроль в процессе изготовления, то операция по входному контролю этих элементов перед установкой их на плату является невыгодной, а следовательно производится не будет. Установка элементов будет производится с помощью автоматизированных средств.

Все элементы имеют паянное соединение выводов с контактными площадками, т.к. это способствует упрощению процесса установки по сравнению со сваркой, большей универсальности применяемого оборудования и удешевления операции установки.

Электрический монтаж соединений будет выполнятся так же автоматически для всех элементов, за исключением индуктивностей L1-L4, электрический монтаж выводов которых, ввиду трудности реализации в автоматическом режиме, будет производится в ручную.

Далее необходимо провести операцию контроля электрических свойств соединений элементов с платой, чтобы при обнаружении несоответствия нормам, отправить забракованное изделие на доработку на относительно ранней стадии производства. ввиду высокой серийности производства контроль будет осуществляться полностью автоматически.

При полном соотвецтвии изделия нормам, оно маркируется и покрывается защитным покрытием. Процесс нанесения защитного покрытия полностью автоматизирован, что уменьшает вероятность появления незащищённых в следствии неаккуратности мест, а так же уменьшает, в условиях массового производства, стоимость изделия.

Защитное покрытие будет выполнено эмалью, т.к. эмаль по сравнению с лаком более устойчива к повышенным температурам, которым неизбежно будет подвергаться изделие в процессе эксплуатации.

Покрытие эмалью несколько удорожает стоимость изделия, но это окупается за счёт увеличения надежности функционирования изделия в целом и уменьшения возвратов, вышедших из стоя изделий, в течении гарантийного срока эксплуотации. По окончании всего цикла производства изделия подвергаются выходному контролю. 2.2 Формирование рациональной последовательности технологических процессов Разработка серийного техпроцесса в общем случае складывается из следующих этапов 1. Анализ исходных данных 2. Выбор типа и организационно формы производства 3. составление структурной схемы ТП 4. составление технологической схемы сборки 5. выбор и обоснование возможностей использования типовых ТП 6. расчленение ТП изготовления изделия на отдельные операции, составление маршрутной карты 7. Выбор наиболее прогрессивных методов выполнения операций, подбор оборудования 8. выбор профессий и квалификаций исполнителей 9. разработка операционных технологических карт 10. выявление необходимой технологической оснастки, приспособлений и инструмента 11. выбор оптимальных технологических режимов 12. техническое нормирование технологического процесса 13. выбор методов и средств технического контроля качества изделий и соблюдения технологической дисциплины 14. выбор оптимального варианта ТП 15. оформление технологической документации.

Анализ исходных данных Анализ исходных данных был проведён в главе 1. Выбор типа и организационной формы производства Выбор типа и организационной формы производства необходимо произвести с учётом программы выпуска и режима работы предприятия.

Вбирая тип производства нам необходимо знать коэффициент закрепления операций Кз.о, который представляет собой отношения числа операций, выполненных за месяц, к числу рабочих мест. В данном случае мы имеем дело с массовым производством, для которого коэффициент закрепления операций лежит в пределах Кз.о 1 - 10. Форму производства выберем - много предметную прерывно- поточную.

Структурная схема ТП Отражает начальный этап разработки технологии и представляет собой условное изображение цепочки взаимосвязанных технологических и контрольных операций, их содержание и логическую последовательность выполнения в процессе производства.

Структурная схема нашего технологического процесса изготовления печатной платы будет выглядеть следующим образом Нарезка Образование Образование Сенсибилизация заготовок базовых отвер- переходных отвер- и активация стий. стий под метал- лизацию.

Химическая Получение Гальваническое Плакирование металлизация рисунка нанесение ПП отверстий схемы меди Удаление Травление Финишные фоторезистивной меди с операции маски пробельных мест Рассмотрим техпроцесс более подробно Схема позитивного комбинированного метода метод металлизированных отверстий Исходным материалом является двухсторонний фольгированный диэлектрик 1. Нарезка заготовок 2. Образование базовых отверстий 3. Образование переходных отверстий под металлизацию 4. Сенсибилизация повышение чувствительности и активация 5. Химическая металлизация отверстий слой меди 5 мкм 6. Получение рисунка схемы фоторезист. 7. Гальваническое нанесение усиление меди толщ.50 мкм 8. Гальваническое нанесение металлического слоя, устойчивого при травлении плакирование ПП , сплав олово-свинец.

Еще и улучшает пайку 9. Удаление фоторезистивной маски 10. Травление меди с пробельных мест медь травится, а сплав олово-свинец - нет 11. Финишные операции Технологическая схема сборки Составляется для выявления состава сборочных элементов, она определяет относительную последовательность выполнения сборочных работ и других взаимосвязанных операций, а также отражает характер выполняемых сборочных соединений. 4 Печатная 1 плата Комплектовочная операция Подготовительная операция 10 Установка конденсатораС1 1 Паять припоем ПОСК50 -18 ОСК10- 17В- М47 25 Установка конденсатораС2 1 Паять припоем ПОСК50- 18 ОСК10- 17В- М1500 8 Установка конденсатораС7 1 Паять припоем ПОСК50- 18 ОСК10- 17В- М1500 26Установка конденсатораС3 1 Паять припоем ПОСК50- 18 ОСК10- 17В - Н90 12 Установка конденсатораС4 1 Паять припоем ПОСК50- 18 ОСК10- 17В - Н90 27 Установка конденсатораС5 1 Паять припоем ПОСК50- 18 ОСК10- 17В - Н90 28 Установка конденсатораС6 1 Паять припоем ПОСК50- 18 ОСК10- 17В - Н90 14 Установка конденсатораС8 1 Паять припоем ПОСК50- 18 ОСКТ4- 27- 25В 29 Установка резистора R5 1 Паять припоем ПОСК50- 18 ОС6- 9- 150 Ом 30 Установка резистора R3 1 Паять припоем ПОСК50- 18 ОС6- 9- 301 Ом 24 Установка резистора R1 1 Паять припоем ПОСК50- 18 ОС6- 9- 301 Ом 31 Установка резистора R2 1 Паять припоем ПОСК50- 18 ОС6- 9- 301 Ом 23 Установка резистора R6 1 Паять припоем ПОСК50- 18 ОС6- 9- 301 Ом 22 Установка резистора R7 1 Паять припоем ПОСК50- 18 ОС6- 9- 301 Ом 32 Установка резистора R4 1 Паять припоем ПОСК50- 18 ОС6- 9- 1 кОм 6 Установка микросхемы 1 Паять припоем ПОС 61 DА1 597 СА2 7 Установка микросхемы 1 Паять припоем ПОС 61 DА2 597 СА2 9 Установка микросхемы 1 Паять припоем ПОС 61 DD1 ОС 530 ЛА3 11 Установка микросхемы 1 Паять припоем ПОС 61 DD2 ОС 530 ТМ2 3 Установка индуктивности L1 1 Устанавливать на клей ВК- 9 Паять припоем ПОСК 50- 18 1 Установка индуктивности L2 1 Устанавливать на клей ВК- 9 Паять припоем ПОСК 50- 18 5 Установка индуктивности L3 1 Устанавливать на клей ВК- 9 Паять припоем ПОСК 50- 18 6 Установка индуктивности L4 1 Устанавливать на клей ВК- 9 Паять припоем ПОСК 50- 18 Контроль монтажа Нанесение маркировки эмалью ЭП- 572 Покрытие обозначенных мест эмалью ЭП- 941Ш Нанесение покрытия хим. ММО- С 66 Регулировка выходных электри- ческих параметров Выходной контроль Готовая ФЯ Глава 3. Синтез автоматизированного производства 3.1 Синтез структуры АП. Структурная схема АП представлена в отдельном проекте MSProject.