lec11 Разработка технологических процессов (Лекции проф Давыдова УГГИ)

15

КОНСТРУИРОВАНИЕ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ ГЕОФИЗИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ

Development and creation of geophysical instruments. Development of technological processes

Тема 11: РАЗРАБОТКА ТЕХПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА

РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ

На фабрике будущего будут заняты только двое служащих: человек и собака. Человек будет нужен для того, чтобы кормить собаку. Собака – чтобы не позволять человеку прикасаться к оборудованию.

Уоррен Беннис. Американский экономист. XX в.

Даже на таком производстве мы без работы не останемся. Без техпроцесса кормления собаки не обойтись. Для снижения затрат на производство потребуется оптимизация породы собаки и собачьего меню.

Магомед Алиев. Директор ДагЗЭТО. ХХ в.

Содержание:

1. Сборка и монтаж радиоэлектронной аппаратуры. Организация сборочно-монтажных работ. Проектирование техпроцессов сборки и монтажа. Типовые и групповые процессы сборки и монтажа.

2. Техпроцессы сборки и монтажа аппаратуры. Анализ технологичности электронного узла. Выбор техпроцесса сборки электронного узла. Разработка схемы сборки. Разработка маршрутного ТП сборки. Разработка технологических операций. Технологические процессы и качество РЭА. Точность параметров РЭА. Методы оценки точности. Производительность труда. Технологическая себестоимость.

Разработка технологических процессов изготовления, сборки и наладки радиоэлектронной аппаратуры должна базироваться на двух основах: технической и экономической. Техническая основа - ТП должен обеспечивать необходимое качество аппаратуры. Экономическая основа - ТП должен обеспечить выпуск РЭА с минимальными затратами и с высокой производительностью труда.

11.1. СБОРКА И МОНТАЖ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ [3]

Организация сборочно-монтажных работ. Основу монтажно-сборочных работ составля­ют процессы формирования электрических и механических соединений.

Сборка представляет собой совокупность технологических опера­ций механического соединения деталей и электро/радиоэлементов (ЭРЭ) в изделии или его части, выполняемых в определенной последовательности для обеспечения заданного их расположения и взаимодействия в соответствии с конструкторскими документами. Вы­бор последовательности операций сборочного процесса зависит от конструкции изделия и организации процесса сборки.

Монтажом называется ТП электрического соединения ЭРЭ изделия в соответствии с принципиальной электрической или электромонтажной схемой. Монтаж производится с помощью пе­чатных или проводных плат, одиночных проводников, жгутов и кабелей.

В соответствии с последовательностью технологических опе­раций процесс сборки (монтажа) делится на сборку (монтаж) отдельных сборочных единиц (плат, блоков, панелей, рам, стоек) и общую сборку (монтаж) изделия. Организационно он может быть стационарным или подвижным, с концентрацией или диф­ференциацией операций. Стационарной называется сборка, при которой собираемый объект неподвижен, а к нему подаются необходимые сборочные эле­менты. Подвижная сборка характеризуется тем, что сборочная единица перемещается по конвейеру вдоль рабочих мест, за каж­дым из которых закреплена определенная часть работы. Переме­щение объекта сборки может быть свободным по мере выполне­ния закрепленной операции или принудительным в соответствии с ритмом процесса.

Сборка по принципу концентрации операций заключается в том, что на одном рабочем месте производится весь комплекс ра­бот по изготовлению изделия или его части. При этом повыша­ется точность сборки, упрощается процесс нормирования. Однако большая длительность цикла сборки, трудоемкость механизации сложных сборочно-монтажных операций определяют применение такой формы в условиях единичного и мелкосерийного произ­водства.

Дифференцированная сборка предполагает расчленение сбо­рочно-монтажных работ на ряд последовательных простых опе­раций. Это позволяет механизировать и автоматизировать работы, использовать рабочих низкой квалификации. Сборка по принципу дифференциации операций эффективна в условиях се­рийного и массового производства. Однако чрезмерное дробление операций приводит к возрастанию вре­мени на транспортировку, увеличению производственных площа­дей, повышению утомляемости рабочих при выполнении однообразных действий. В каждом конкретном слу­чае должна быть определена технико-экономическая целесооб­разность степени дифференциации сборочных и монтажных ра­бот.

К монтажно-сборочным процессам предъявляются требования высокой производительности, точности и надежности. На повы­шение производительности труда существенное влияние оказы­вают не только степень детализации процесса и специализации рабочих мест, уровень механизации и автоматизации, но и такие организационные принципы, как параллельность, прямоточность, непрерывность, пропорциональность и ритмичность.

Параллельность сборки - это одновременное выполнение сборки нескольких час­тей изделия или изделий в целом, что сокра­щает производственный цикл. Наибольшими возможностями с технологической точки зрения обладают два вида обеспечения параллельно­сти процессов: 1) изготовление и сборка на многопредметных по­точных линиях одновременно нескольких изделий; 2) совмеще­ние на автоматизированных поточных линиях изготовления дета­лей с их сборкой.

Прямоточность процесса – это кратчайший путь прохождения изделия по всем фазам и операциям от запуска исходных материалов и комплектующих до выхода готового изделия. Любые отклонения от прямоточности услож­няют процесс сборки, удлиняют цикл изготовления радиоаппара­туры. Принцип прямоточности должен соблюдаться во всех под­разделениях предприятия и сочетаться с принципом непрерывно­сти.

Непрерывность ТП сборки предусматривает сокращение или полное устранение меж- или внутриоперационных перерывов. До­стигается непрерывность рациональным выбором техпроцессов, соединением операций изготовления деталей с их сборкой, вклю­чением в поток операций контроля и регулировки.

Под принципом пропорциональности понимается пропорциональная производитель­ность в единицу времени на каждом рабочем месте, линии, уча­стке, цехе. Это приводит к полному использованию имеющегося оборудования, производственных площадей и равномерному вы­пуску изделий. Улучшает пропорциональность рациональное де­ление конструкции на сборочные единицы и унифицированность ее элементов.

Принцип ритмичности предполагает выпуск в равные проме­жутки времени одинаковых или возрастающих количеств про­дукции. Ритмичность при сборке повышается за счет использова­ния типовых и групповых процессов, их унификации и предвари­тельной синхронизации операций.

Проектирование техпроцессов сборки и монтажа РЭА начинается с изучения на всех производственных уровнях исходных данных, к которым относятся: краткое описание функционально­го назначения изделия, технические условия и требования, ком­плект конструкторской документации, программа и плановые сроки выпуска, руководящий технический, нормативный и справочный материал. К этим данным добавляются условия, в которых предполагается изготавливать изделия: новое или действующее предприятие, имеющееся на нем оборудование и возможности приобретения нового, кооперирование с другими предприятиями, обеспечение материалами и комплектующими изделиями. В результате проведенного анализа разрабатывается план технологической подготовки и запуска изделия в производство.

В разработку ТП сборки и монтажа входит следующий комплекс взаимосвязанных работ:

1. Выбор возможного типового или группового ТП и (при необходимости) его доработка.

2. Составление маршрута ТП общей сборки и установление технологических требований к входящим сборочным единицам.

3. Составление маршрутов ТП сборки блоков (сборочных единиц) и установление технологических требований к входящим в них сборочным единицам и деталям.

4. Определение необходимого технологического оборудования, оснастки, средств механизации и автоматизации.

5. Разбивка ТП на элементы.

6. Расчет и назначение технологических режимов, техническое нормирование работ и определение квалификации рабочих.

7. Разработка ТП и выбор средств контроля, настройки и регулирования.

8. Выдача технического задания на проектирование и изготовление специальной технологической оснастки.

9. Расчет и проектирование поточной линии, участка серийной сборки или гибкой производственной системы, составление планировок и разработка операций перемещения изделий и отходов производства.

10. Выбор и назначение внутрицеховых подъемно-транспортных средств, организация комплектовочной площадки.

11. Оформление технологической документации на процесс и ее утверждение.

12. Выпуск опытной партии.

13. Корректировка документации по результатам испытаний опытной партии.

Разработка технологического маршрута сборки и монтажа РЭА начинается с расчленения изделия на сборочные элементы путем построения схем сборки. Элементами сборочно-монтажного производства являются детали и сборочные единицы различной степени сложности. Построение схем позволяет установить последовательность сборки, взаимную связь между элементами и наглядно представить Проект ТП. Сначала составляется схема сборочного состава всего изделия, а затем ее дополняют развернутыми схемами отдельных сборочных единиц. Расчленение изделия на элементы производится независимо от программы его выпуска и характера ТП сборки. Схема сбороч­ного состава служит основой для разработки технологической схемы сборки, в которой формируется структура операций сбор­ки, устанавливается их оптимальная последовательность, вносят­ся указания по особенностям выполнения операций.

На практике применяют два типа схем сборки: «веер­ный» и с базовой деталью (рис. 11.1.1). Сборочные элементы на схемах сборки представляют прямоугольниками, в которых указы­вают их название, номер по классификатору, позиционное обозначение и количество. Более трудоемкой, но наглядной и от­ражающей временную последовательность процесса сборки яв­ляется схема с базовой деталью. За базовую принимается шасси, панель, плата или другая деталь, с которой начинается сборка.

Рис. 11.1.1.

Состав операций сборки определяют исходя из оптимальной дифференциации монтажно-сборочного производства. При непоточном производстве целесообразными технологиче­скими границами дифференциации являются:

• однородность выполняемых работ;

• получение в результате выполнения опе­рации законченной системы поверхностей деталей или закончен­ного сборочного элемента;

• независимость сборки, хранения и транспортирования от других сборочных единиц;

• возможность использования простого (универсального) или переналаживаемого технологического оснащения;

• обеспечение минимального удельного веса вспомогательного времени в операции;

• установившиеся на данном производстве типовые и групповые операции.

В поточном производстве необходимый уровень дифференци­ации операций в основном определяется ритмом сборки.

Оптимальная последовательность технологических операций зависит от их содержания, используемого оборудования и эконо­мической эффективности. В первую очередь выполняются непо­движные соединения, требующие значительных механических усилий. На заключительных этапах со­бираются подвижные части изделий, разъемные соединения, ус­танавливаются детали, заменяемые в процессе настройки.

Разработанная схема сборки позволяет проанализировать ТП с учетом технико-экономических показателей и выбрать опти­мальный как с технической, так и с организационной точек зре­ния.

Типовые и групповые процессы сборки и монтажа. Необходимость освоения в короткие сроки новых изделий в совокупности с высокими требованиями к качеству и технико-экономическим показателям работы предпри­ятий требуют постоянного совершенствования технологической подготовки монтажно-сборочного производства. Основным на­правлением такого совершенствования является унификация ТП в совокупности с унификацией собираемых элементов конструк­ции. Различают два вида унификации ТП: типизацию и группо­вые методы сборки и монтажа.

Типовым ТП называется схематичный про­цесс сборки и монтажа изделий одной классификационной груп­пы, включающий основные элементы конкретного процесса: спо­соб установки базовой детали и ориентации остальных, после­довательность операций, типы технологического оснащения, режимы работы, приближенную трудоемкость для заданного выпу­ска изделий. По типовому процессу легко составляется конкрет­ный процесс сборки изделия и при соответствующей его подго­товке эти функции передаются ЭВМ.

Предпосылкой типизации является классификация деталей, сборочных единиц и блоков по признакам конструктивной (размеры, общее число точек соединения, схема базирования и др.) и технологической (маршрут сборки, содержание перехо­дов, оснащение) общности. При типизации приняты четыре клас­сификационные ступени: класс, вид, подвид, тип.

Классом называется классификационная группа сборочных единиц, имеющих общий вид сборочного соединения, например: свинчивание, пайка, сварка, склеивание и др.

Вид - это совокупность сборочных единиц, характеризующаяся степенью механизации сборочного процесса: сборка ручная, с применением механизированного инструмента, автоматизирован­ная. Виды разделяют на подвиды, отличающиеся друг от друга конструктивными элементами, например клеевое соединение в нахлестку, с накладками, стыковое, угловое и др. Типы объединяют сборочные единицы, которые имеют одинаковые условия сборки, расположение и число точек крепления.

Рис. 11.1.2.

По комплексности методы типизации ТП разбивают на три группы: простые (одной операции), условно простые (одного ТП) и комплексные. К первой группе относят методы непосредствен­ной типизации без предварительной унификации собираемых эле­ментов, основанные на общности технологического оснащения. Вторая группа объединяет методы типизации, связанные со спо­собами соединения ЭРЭ и деталей, с использованием общих тех­нологических решений для различных классов собираемых эле­ментов, построения различных технологических маршрутов из на­бора нормализованных операций. К третьей группе относят методы, использующие нормализа­цию элементов производственного процесса с дополнительной нормализацией ЭРЭ и деталей (рис. 11.1.2).

Разработка ТП сбор­ки и монтажа нового изделия при типизации состоит в поиске того классификационного типа, к которому это изделие можно отнести, и выборе необходимого числа типовых операций из име­ющегося состава. При этом может возникнуть необходимость в разработке оригинальных операций, отсутствующих в типовом ТП, которые пополнят банк имеющихся технологических решений.

Групповые методы сборки и монтажа также разрабатываются для определенной совокупности сборочных единиц, имеющих оди­наковые условия сборки и характеризующихся общностью применяемых средств механизации и автома­тизации. При классификации сборочных единиц в группы учиты­ваются габаритные размеры базовой детали и остальных элемен­тов, подлежащих сборке и монтажу, виды соединений, требуемая точность, технология осуществления этих соединений, характери­стика оборудования, оснастки и контрольной аппаратуры. Классификация завершается разбив­кой сборочных единиц на следующие группы:

• с начинающим­ся и заканчивающимся циклом сборки на одном оборудовании;

• с незаконченным циклом сборки, когда часть де­талей и ЭРЭ собирается на одной групповой операции, а на остальных операциях детали и ЭРЭ входят в другие группы или их сборка выполняется по единичному процессу;

• с одним об­щим групповым технологическим маршрутом, состоящим из на­бора групповых технологических операций, на каждом из кото­рых используются групповые приспособления и наладки, позво­ляющие после небольшой перестройки производить сборку и мон­таж очередной партии изделий.

Разработка группового ТП сводится к проектиро­ванию групповой технологической оснастки, созданию наладок для каждого изделия, входящего в классификационную группу, и установлению оптимальной последовательности запуска партий на сборку. Групповые методы сборки и монтажа наиболее эффективны в условиях единичного и мелкосерийного производства. Они позво­ляют сократить число разрабатываемых процессов, сконцентрировать технологически одно­родные работы и применить групповые поточные многопредмет­ные линии сборки.

11.2. техпроцессы СБОРКи И МОНТАЖа РЭА [2]

Анализ технологичности электронного узла. Понятие «технологичность» включает в себя большое количество параметров изделия, техпроцессов и непо­средственно производства. Анализ технологичности позволяет оценить возмож­ность использования для изготовления деталей, сборки и монтажа изделия известных методов выполнения операций и процессов, выполняемых на достаточно высоком уровне механизации и автоматизации.