Курсовая работа: Разработка технологического процесса сборки усилителя мощности звуковой частоты

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

Запорожский национальный технический университет

Кафедра КПР

Пояснительная записка к курсовому проекту

"РАЗРАБОТКА технологиЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СБОРКИ УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ ЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ"

по дисциплине:

"Технология и автоматизация производства РЭС"

РЕФЕРАТ

Цель курсового проекта - систематизировать и закрепить теоретические знания, полученные при изучении данного курса.

Основные задачи курсового проекта:

- приобретение навыков системного анализа базовой и справочной информации, необходимой для разработки рабочих технологических процессов сборки, монтажа и регулировки РЭА;

- практическое знакомство с основными этапами разработки рабочих технологических процессов соответствующих единой системе технологической подготовки производства;

- получение практических навыков самостоятельного решения задач анализа типового и синтеза рабочего технологического процесса;

- приобретение и закрепление навыков оформления комплекта технологических документов соответствующих требованиям стандартам ЕСТД;

- знакомство с методами экономической оценки и оптимизации принятых технологических решений.

КОНСТРУКТОРСКАЯ СХЕМА СБОРКИ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА СБОРКИ, МАРШРУТ СБОРКИ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС.

СОДЕРЖАНИЕ

РЕФЕРАТ

Перечень условных сокращений

ВВЕДЕНИЕ

1. Анализ технического задания

1.1 Техническая характеристика объекта производства

1.2 Производственно -технологические требования, анализ и обеспечения

2. Анализ конструкции изделия

2.1 Описание конструкции

2.2 Технологический анализ элементной базы

2.3 Разработка конструкторской схемы сборки (КСС)

3. Технологический контроль объекта сборки

4. Разработка технологической схемы сборки (ТСС)

4.1 Технологический анализ методов соединения

4.2 Разработка ТСС

5. Разработка технологического маршрута сборки

5.1 Выбор и обоснование выбора основных технологий

5.2 Планирование и организация производственного процесса

5.3 Разработка маршрутного технологического процесса

6. Выбор технологического оборудования

7. Проектирование операций технологического процесса

8. Нормирование технологического процесса

9. Оптимизация технологического процесса сборки и монтажа

ВЫВОДЫ

Перечень использованной литературы

Дополнение А - Блок-схема ТП

Дополнение Б - Маршрутная карта ТП

Дополнение В - Операционные эскизы на операцию 105 и 120

Перечень условных сокращений

ВВЕДЕНИЕ

Производственный процесс представляет совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых на данном предприятии для изготовления или ремонта РЭА.

Технологический процесс – это часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению формы и состояния предмета труда.

Проектирование ТП сборки и монтажа РЭА начинается с тщательного изучения на всех производственных уровнях исходных данных, к которым относятся: краткое описание функционального назначения изделия, технические условия и требования, комплект КД, программа и плановые сроки выпуска, руководящий технический, нормативный и справочный материал.

В разработку ТП сборки и монтажа входит следующий комплекс взаимосвязанных работ: 1) выбор возможного типового или группового ТП и его доработка в соответствии с требованиями, приведенными в исходных данных; 2) составление маршрута единичного ТП общей сборки и установление технологических требований к конструкции входящих в нее блоков и сборочных единиц; 3) составление маршрутов единичных 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) моделирование и оптимизация ТП по производительности; 6) разбивка ТП на элементы; 7) расчет и назначение технологических режимов, техническое нормирование работ и определение квалификации рабочих; 8) разработка ТП и выбор средств контроля, настройки и регулировки; 9) выдача ТЗ на проектирование и изготовление специальной технологической оснастки; 10) расчет и проектирование поточной линии, участка серийной сборки или гибкой производственной системы, составление планировок и разработка операций перемещения изделий и отходов производства; 11) выбор и назначение внутрицеховых подъемно-транспортных средств, организация комплектовочной площадки; 12) оформление ТД на процесс в соответствии с ЕСТД и ее утверждение; 13) выпуск опытной партии; 14) корректировка документации по результатам испытаний опытной партии.

Технологические процессы строят по отдельным методам их выполнения и разделяют на операции.

Технологическая операция – законченная часть технологического процесса, выполняется непрерывно на одном рабочем месте над одним или несколькими одновременно обрабатываемыми (собираемыми) изделиями одним или несколькими рабочими.

Технологический переход – законченная часть технологической операции, характеризуемая множеством режимов применяемых инструментов и поверхностей, образуемых обработкой или соединением при сборке.

Рациональная организация производственного процесса невозможна без проведения тщательной технологической подготовки производства, которая должна обеспечивать полную технологическую готовность предприятия к производству изделий РЭА высшей категории качества в соответствии с данными технико-эконономическими показателями, устанавливающими высокий технологический уровень и минимальные материальные и трудовые затраты [1].

1. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

1.1 Техническая характеристика объекта производства

1.1.1 Назначение и область применения изделия

УМЗЧ (усилитель мощности звуковой частоты) предназначен для высококачественного усиления и воспроизведения сигналов звуковой частоты. Питается от сети переменного тока 220В/ 50Гц. Применяется как усилитель бытового радиокомплекса: для проведения различных собраний в актовых залах, концертов, дискотек и т.п.

1.1.2 Принцип работы устройства

Суть работы УМЗЧ заключается в следующем: генератор на входе вырабатывает последовательность прямоугольных импульсов с постоянной частотой следования f_S. Следующим за ним интегратор преобразует прямоугольные импульсы в треугольные. Функцию непосредственно модулятора выполняет компаратор, который сравнивает эти полученные сигналы U_r(t) с входным звуковым сигналом U_e(t). Сигнал на выходе компаратора имеет вид последовательности прямоугольных импульсов с частотой следования f_S.

Ширина этих импульсов поступает на усилитель мощности, работающий в ключевом режиме (в режиме насыщения).

Фильтр НЧ подавляет несущую f_S, ее гармоники и боковые полосы спектра модуляции, после чего на выходе получается усиленный аналоговый сигнал. Как это следует из теоремы отсчетов, частота дискретизации f_S, как минимум, должна быть вдвое больше максимальной частоты передаваемого сигнала f_E.

1.1.3 Технические характеристики и параметры изделия

Разрабатываемое устройство будет работать в жилых помещениях (1группа), поэтому оно должно удовлетворять следующим нормам климатических и механических воздействий:

Прочность при транспортировании (в упакованном виде):

- длительность ударного импульса, мс11

- число ударов в минуту40-80

- общее число ударов, не менее1000

- ускорение, g15

Теплоустойчивость:

- рабочая температура, ⁰С40

- предельная температура, ⁰С55

- холодоустойчивость, ⁰С5

- предельная температура, ⁰С-40

Влагоустойчивость:

- относительная влажность, %93

- температура, ⁰С25

-  устойчивость к пониженному

атмосферному давлению, кПа60

На основании этих требований климатическое исполнение УХЛ. Температура 40-60 ⁰С, влажность 80% при температуре 25⁰С.

1.2 Производственно-технологические требования, их анализ и обеспечение

1.2.1 Требования к устройству как к объекту производства

Тип производства – крупносерийное, т.к. данное устройство принадлежит к бытовой аппаратуре широкого использования.

Программа выпуска 150000 УМЗЧ за три года.

К прибору предъявляются требования по унификации и стандартизации. Конструктивно степень унификации достаточно низкая.

В конструкции прибора применена стандартная элементная база, кроме катушки индуктивности, которая изготовлена оригинальной сборочной единицей, а также используются оригинальные детали и сборочные единицы такие, как корпус, крышка, фланец, скоба, плата.

Формовка выводов и установка элементов стандартная по ОСТ 4ГО.010.030, кроме элементов указанных на чертеже – плата в сборе. Существует возможность автоматизированной установки некоторых элементов.

Плата изготовляется с помощью химического метода, по типовому технологическому процессу.

Сборка изделия осуществляется довольно просто и не требует дополнительных затрат на специальный инструмент и спецоборудование, так как все крепежные места легко доступны.

Условия производства – предприятие, ориентированное на производство радиотехнической продукции бытового назначения, что означает наличие на предприятии оборудования и оснащения необходимого для изготовления РЭА, а также применение отработанных типовых и рабочих ТП изготовления РЭА.

1.2.2 Анализ требований

Крупносерийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых периодически повторяющимися партиями и сравнительно большим объемом выпуска продукции[1].

При данном типе производства используется универсальное и специализированное оборудование. Оборудование расставляется по технологическим группам с учетом направления основных грузопотоков цеха по предметно-замкнутым участкам. Технологическая оснастка – специальная высокопроизводительная оснастка, необходимость в которой должна быть обоснована технико-экономическим расчетом.

Требуемая точность достигается как методами автоматического получения размеров, так и методами пробных ходов и примеров с частичным применением разметки. Средняя квалификация рабочих выше, чем в массовом производстве, но ниже, чем в единичном, т.к. наряду с рабочими высокой квалификации, работающими на сложном универсальном оборудовании, и наладчиками используются рабочие-операторы, работающие на настроенных станках. В зависимости от объема выпуска и в особенности изделий обеспечивается полная взаимозаменяемость, неполная, групповая взаимозаменяемость сборочных единиц, но в ряде случаев на сборке применяется компенсация размеров и пригонка по месту.

1.2.3 Выбор и обоснование выбора сборочного процесса изделия

Сборка изделия представляет собой совокупность технологических операций механического соединения деталей и ЭРЭ в изделии или его частей, которые создаются в определенной последовательности для обеспечения заданного их размещения и взаимодействия. Для изготовления данного изделия в соответствии с программой выпуска продукции предприятия необходимо организовать подвижный процесс сборки изделия с оптимальным дифференцированием операций. Подвижная сборка характеризуется тем, что единица продукции движется конвейером мимо рабочих мест. Перемещение объекта сборки может быть свободным по выполнению закрепленной операции или принудительным в соответствии с ритмом процесса. Дифференцированная сборка включает разчленение монтажных работ на несколько последовательных простых операций. Это позволит механизировать и автоматизировать работу, использовать рабочих низкой квалификации.

2.  АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ

2.1  Описание конструкции

УМЗЧ представляет собою конструкцию, которая предназначена для высококачественного усиления и воспроизведения сигналов звуковой частоты. Корпус усилителя имеет форму параллелепипеда с размерами 260 х 330 х 135 мм. Прибор состоит из корпуса и крышки, которые изготовлены из полистирола (для обеспечения электрической изоляции), соединенных между собой с помощью винтов. На лицевой панели расположены: кнопка (сеть); головки громкоговорителей динамических, которые крепятся с помощью фланцев и шурупов.

На задней панели расположены: держатель вставки плавкой с вставкой плавкой; резиновая втулка под сетевой шнур; соединитель, который крепится с помощью винтов и гаек.

Основная масса элементов устанавливается в основании корпуса: печатная плата усилителя, устанавливается на бабышки и крепится с помощью шурупов и шайб; трансформатор, устанавливается на бабышки и крепится с помощью шурупов; конденсаторы, обвернутые в конденсаторную бумагу, с помощью скобы, шурупа.

Все элементы на печатных платах соединяются с элементами расположенными вне плат с помощью объемного монтажа выполненный из гибких многожильных цветных проводов.

2.2  Технологический анализ элементной базы

Усилитель мощности звуковой частоты содержит такую элементную базу: конденсаторы, микросхемы, резисторы постоянные и переменные, диоды, выпрямительный блок, транзисторы. Все перечисленные элементы являются стандартными, то есть они покупные для данного предприятия, что увеличивает технологичность данного устройства при крупносерийном производстве.

Унифицированным элементом является трансформатор. Унифицированные элементы изготовляются по стандартам данного предприятия и используются в период производства других устройств.

Введение принципов стандартизации и унификации позволяет получить такие достоинства [2]:

1)  значительно сократить сроки и стоимость проектирования;

2)  сократить номенклатуру деталей и сборочных единиц, которые используются на предприятии, увеличить использованость и масштаб производства;

3)  исключить разработку нового специального оборудования и специального оснащения для каждого нового варианта РЭА, то есть упростить подготовку производства;

4)  создать специализированные производства стандартизованных и унифицированных сборочных единиц для централизованного обеспечения производства;

5)  осуществить поэтапное внедрение сборочных систем, которые состоят из нескольких РЭА, и их постепенное доукомплектование, а также модернизацию в период эксплуатации;

6)  упростить обслуживание и ремонт РЭА, то есть улучшить эксплуатационную технологичность конструкции.

Кроме этого необходимо по возможности уменьшить номенклатуру типов и типоразмеров ЭРЭ. Это связанно с тем, что для каждого типоразмера ЭРЭ существуют свои приборы захвата элементов, также для каждого вида формовки выводов существуют свои приборы. Поэтому все виды типоразмеров и виды формовки должны быть согласованы с наличием на предприятии оборудования и оснащения.

Технологический анализ элементной базы приведен в табл.2.1, по которой видно, что почти все ЭРЭ, кроме выпрямительного блока и катушек индуктивности, пригодные для автоматического захвата, автоматической формовки, но автоматически устанавливаются на ПП только резисторы и диоды. Кроме того, они не требуют дополнительного крепления. Использование такой элементной базы позволяет автоматизировать операции формовки выводов элементов, что в условиях крупносерийного производства значительно увеличивает технологичность изделия и упрощает технологический процесс его сборки.

Таблица 2.1 – Технологический анализ элементной базы

2.3  Разработка КСС

Конструкторская схема сборки – это графическое изображение составных частей конструкции, что отражает взаимосвязь его элементов и показывает их конструктивно-технологическую иерархию. Она не зависит от типа производства и требует максимальной дифференциации составных частей.

Конструкторская схема сборки позволяет увидеть состав, иерархическую структуру и связь конструктивных составляющих технологического объекта; перечень покупных изделий; перечень необходимых технологических материалов; определить возможность унификации сборочных единиц и деталей; увеличить уровень технологичности изделия. КСС – информационная основа для отработки изделия на технологичность и разработки технологической схемы сборки.

Конструкция данного устройства представляет собой корпус, в котором размещены плата, конденсаторы, трансформатор. Плата – односторонняя, изготовленная из гетинакса. Детали корпуса являются сборочными единицами. К оригинальным деталям относят: крышка, резиновая втулка, печатная плата, катушки индуктивности. На ПП установлены ЭРЭ, которые присоединяются к плате с помощью пайки. В процессе сборки используются такие конструкционные материалы: провода, корпус и крышка изготовлены из полистирола, нитки и конденсаторная бумага. Технологические материалы – припой, флюс, стопорная краска и пломбировачная мастика.. Технологический анализ оригинальных деталей, которые входят в состав изделия, приведен в табл.2.2., КСС данного изделия приведен на рис.2.1.

Таблица 2.2 - Технологический анализ оригинальных изделий

На основании КСС видно, что в данной конструкции большое количество оригинальных изделий, которые уменьшают технологичность. Данное изделие имеет три уровня сборочных единиц, которые можно собирать параллельно.

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ОБЪЕКТА СБОРКИ

3.1 Технологический контроль конструкторской документации (качественная оценка технологичности)

Отработка конструкции РЭА на технологичность предполагает выполнение следующих взаимосвязанных задач: обеспечение технологичности конструкции РЭА; управление уровнем технологичности РЭА по стадиям разработки КД. Обеспечение технологичности конструкции РЭА – функция подготовки производства, предусматривающая взаимосвязанное решение конструкторских и технологических задач на стадиях проектирования, конструирования, ТПП, изготовления, испытания опытных образцов, передачи изделия в серийное производство и эксплуатацию, направленных на повышение производительности труда, достижения оптимальных трудовых и материальных затрат, сокращение времени на производство, техническое обслуживание и ремонт изделия (ГОСТ 14.201-83).

Данное изделие является технологическим, так как в нем обеспечивается такие показатели технологичности:

- использование ограниченной номенклатуры сборочных частей конструкции изделия (плата с ЭРЭ, ЭРИ, корпус, крышка) и материалов, которые используются во время изготовления изделия;

- использование типовых ТП (на плате - групповая пайка ЭРЭ, корпус и крышка изготовлены прессованием), стандартных способов технологического оснащения (формовка выводов, пайка, прессование корпуса и др.). В данном случае удалось достичь рационального уровня механизации и автоматизации труда, так как формовка всех ЭРЭ выполняется на специальных устройствах, распайка ЭРЭ на плату выполняется автоматически. Также изделие имеет некоторое количество ручных операций (установка некоторого числа ЭРЭ на плату, установка трансформатора, конденсаторов и других ЭРИ на корпус, а так же плату, электрическое соединение платы с ЭРИ и ЭРЭ на корпусе), что при условии крупносерийного производства уменьшает технологичность изделия;

- использование стандартной элементной базы (все ЭРЭ, кроме катушек индуктивностей являются стандартными), стандартных или унифицированных (как трансформатор) сборочных частей изделия;

- использование конструкторских решений, которые позволяют уменьшить затраты на доступность к сборочным частям, их установка и снятие, обеспечение взаимозаменяемости (то есть минимальную необходимость в регулировке и подгоночных операциях во время замены частей конструкции). Доступ к плате с ЭРЭ и ЭРИ в внутри корпуса стает возможным сразу после снятия крышки корпуса;

- использование обоснованных сортаментов материалов и их марок, что позволяет снизить материалоемкость изделия. Например, для изготовления корпуса и крышки используется полистирол УМП-0,3, который можно использовать как для прессования, так и для литья; плату изготовлено из гетинакса ГФ1-35-1.

Таким образом, данное изделие является технологичным и его можно запускать в серийное производство.

3.2 Количественная оценка технологичности изделия

Технологичность конструкции определяется с помощью показателей технологичности [1]. Технологичность конструкции изделия характеризуется конструкторскими и технологическими показателями технологичности. Конструкторские показатели определяют конструктивное наследование - совокупность свойств изделия, которые характеризует повторяемость в нем сборочных частей, которые относятся к изделиям данной классификационной группы, и использование новых сборочных частей, что обусловлено его функциональным назначением, а также некоторые требования к составлению ТП сборки.

К конструкторским показателям технологичности данного изделия принадлежат:

1 коэффициент повторяемости ЭРЭ

К_{ПОВ ЭРЭ}=1-Н_{ТР ЭРЭ}/Н_ЭРЭ,(3.1)

где Н_{ТР ЭРЭ} - количество типовых ЭРЭ в изделие;

Н_ЭРЭ - общее количество ЭРЭ в изделие.

2 коэффициент установочных размеров

К_ВР=1-Н_ВР/Н_ЭРЭ,(3.2)

где Н_ВР - количество видов установочных размеров ЭРЭ.

3 коэффициент сложности сборки

К_{СК СЛ}=1-Е_{ТР СП}/Е_ТР,(3.3)

где Е_{ТР СП} - количество типоразмеров узлов, которые требуют регулировки или подгонки в составе изделия с использованием специальных устройств или специальной обработки с разработкой и повторной сборкой;

Е_ТР - общее количество типоразмеров узлов.

Технологические показатели технологичности конструкции определяют технологическое наследования конструкции, приспособленность ее к механизации и автоматизации во время изготовления, а также сложность ТП обработки деталей.

К технологическим показателям технологичности конструкции данного изделия принадлежат:

4 коэффициент автоматизации и механизации монтажных соединений

К_АМ=Н_АМ/Н_м,(3.4)

где Н_АМ - количество монтажных соединений, которые выполняются с использованием автоматизации и механизации;

Н_М - общее количество монтажных соединений.

5 коэффициент механизации подготовки ЭРЭ к монтажу

К_{МП ЕРЕ}=Н_{МП ЕРЕ}/Н_ЕРЕ,(3.5)

где Н_{МП ЕРЕ} - количество ЭРЭ, которые механизировано подготовляются к монтажу.

Таким образом, для данного изделия указанные показатели в числовом выражение имеют вид:

1 К_{ПОВ ЕРЕ}=0,76

2 К_ВР=1-18/101=0,82

3 К_{СК СК}=0,93

4 К_АМ=180/255=0,7

5 К_{МП ЕРЕ}=90/101=0,89

В нормативной документации приведены такие значения коэффициентов показателей технологичности для радиотехнических блоков:

1 j₁(К_{ПОВ ЕРЕ})=0,31

2 j₂(К_ВР)=0,5

3 j₃(К_{СК СК})=1

4 j₄(К_АМ)=1

5 j₅(К_{МП ЕРЕ})=0,75

Технологичность конструкции РЭА определяется с помощью комплексного показателя, который определяется по формуле:

,(3.6)

Таким образом, комплексный показатель технологичности конструкции данного изделия равен:

К=0,8

По значению комплексного показателя технологичности можно сделать вывод, что данное изделие технологическое, это подтверждается также качественной оценки технологичности.

4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧНОЙ СХЕМЫ СБОРКИ

4.1 Технологический анализ методов соединения

В данном изделии используются как разъемные, так и неразъемные соединения деталей. К разъемным относят резьбовые соединения, к неразъемным - пайка.

Резьбовые соединения являются основным видом разъемных соединений. Для его осуществления в данном случае используют полуавтоматическое и автоматическое оборудование. Важным условием обеспечения качества таких соединений при работе с использованием механического и автоматического оснащения является установление необходимого усилия затяжки. Величина момента, которая прилагается к винту, зависит от того, какой элемент лимитирует прочность. При соединении винтом момент затяжки определяется прочностью на растяжение. Для увеличения надежности соединений и предотвращение самооткручивания в данном изделии использовано стопорение анаэробными герметиками (т.е. стопорною краской). Стопорение стопорной краской используется для резьбовых соединений небольшого диаметра (М1-М6) и для крепления узлов конструкции, которая расположена в середине блока, которые во время сборки регулируются. В данном изделии с помощью винтов крепится такие элементы конструкции: соединитель к боковой панели основания, а также крышка к основанию корпуса.

Пайка – это процесс соединения металлов в твердом состоянии с помощью введения в зазор расплавленного припоя, который взаимодействует с основным металлом и образует жидкий металлический слой, кристаллизация которого производиться до образования паяльного шва. Паяные электрические соединения очень широко используются во время монтажа электронной аппаратуры через низкое и стабильное электрическое сопротивление, универсальность, простота автоматизации, контроля и ремонта. Но этот метод имеет значительные недостатки: высокая стоимость использование цветных металлов и флюсов, продолжительное действие высоких температур, короззионая активность остатков флюсов, выделение опасных веществ. Технологический анализ методов соединения приведен в табл.4.1.

Основным - групповым - методом пайки в данном изделии является пайка волной припоя. Этот метод широко используется как в массовом, так и в единичном производстве. Он имеет такие достоинства, как высокая продуктивность, относительно маленькое термическое влияние на ПП, ЭРЭ, ФУ, наличие широкого выбора моделей оборудования, высокое качество паяных соединений. Но при этом необходимо выполнять металлизацию отверстий. Технология пайки волной припоя имеет возможность образования комплексно-автоматизированного оборудования, но главным условием высокой разделительной способности является образование тонкого и равномерного слоя припоя на проводниках.

Кроме того, в данном изделии некоторые соединения выполняются индивидуально с помощью паяльника. Такая пайка эффективная во время монтажа ПП в условиях единичного производства, при объемном монтаже, при запайке элементов со штыревыми выводами на одном боку ПП после выполнения пайки групповым методом на другом боке, при производстве макетов, при ремонтных и регулировочных работах и др. Так как данный прибор изготовляе6тся в условиях крупносерийного производства, то индивидуальная пайка значительно уменьшает его технологичность. Этим методом производятся электрические соединения плати с элементами в основании корпуса. Остальные выполняются с помощью групповой пайки волной припоя.

Таким образом, исходя из анализа методов соединения, видно, что во время сборки данного прибора отсутствует потребность в разработке и изготовление специального инструмента или приспособления, хотя есть значительная необходимость в разных дополнительных конструкционных элементах и материалах для осуществления соединения.

Таблица 4.1 - Технологический анализ методов соединений

Таким образом, в данном изделии присутствует как механические, так и электрические соединения. К электрическим соединениям относят неразъемную пайку, а к механическим - разъемные резьбовые. Резьбовое соединение присутствует при соединении крышки с основание корпуса, основание корпуса с соединителя, основание корпуса с трансформатором, основание корпуса с конденсаторами и т.д. Это соединение характеризуется высокой стоимостью и трудоемкостью. Так как в данном изделии используется большое количество ручного труда, то такое изделие обладает низкой технологичностью.

4.2 Разработка ТСС

Разработка технологического маршрута сборки и монтажа РЭА начинается с расчленения изделия или его частей на составные элементы путем построения схем сборки и схем технологической сборки. Построение таких схем позволяет установить последовательность сборки, взаимосвязь между элементами и наглядно изобразить проект ТП [1].

Для описания сборочного процесса данного прибора было использовано схему с базовой деталью. Такая схема показывает временную последовательность процесса сборки. Во время поточного изготовления прибора необходимый уровень дифференцирования операций зависит от их содержания, оборудования, которое используется, и экономической эффективности. В первую очередь выполняются неподвижные соединения, которые требуют значительных механических усилий. Каждая предыдущая операция не должна препятствовать выполнению следующая. На заключительных этапах собираются подвижные части прибора, разъемные соединения, устанавливаются детали, которые могут быть замененными во время настройки.

Разработанная схема сборки позволяет проанализировать ТП с учетом технико-экономических показателей и выбрать оптимальный как с технического, так и с организационного взгляда.

ТСС данного изделия приведена на рис.4.1. По ней видно, что в процессе сборки прибора формируется структура операций сборки, устанавливается их рациональная последовательность, особенности выполнения сборки.

Построение таких схем позволяет установить взаимосвязь между элементами конструкции и установить оптимальную последовательность сборки изделия и визуально представить основную часть процесса сборки.

5. разработка технологического маршрута сборки

5.1 Выбор и обоснование основных технологий

Заключительный этап в производстве РЭА является сложным, его проводят в три подуровня.

К первому подуровню относится механический монтаж, что часто проводится в такой последовательности:

- выполнение неразъемных соединений деталей и узлов с рамой, шасси, платой прибора;

- установка деталей крепления;

- выполнение подвижных частей узлов и блоков;

- контроль монтажа.

Второй подуровень - выполнение электрического соединения, которое состоит из следующих видов работ:

- заготовительные операции;

- установка навесных ЭРЭ и микросхем на платы;

- узловые сборки и электрические соединения;

- сборка узлов на плате (шасси) и межузловые электрические соединения, соединение жгутов с соединителями прибора;

- контроль и регулировка прибора.

Третий подуровень заключается в общей сборке готового изделия. Выполняют закрепление регулировочных деталей, устанавливают кожухов и др.

Перед установкой ЭРЭ на ПП необходимо произвести формовку их выводов. Она выполняется на специальных приспособлениях. Формовка выполняется не на автоматических устройствах, т.к. большинство ЭРЭ имеет нестандартный вид формовки.

Механические соединения, которые необходимо выполнять во время сборки изделия, - это резьбовые соединения разных деталей с помощью винтов, а также заклепочное армирование ПП, которое выполняется для создания контактных площадок, для припаивания соединительных проводов и шнура.

Электрические соединения - присоединение ЭРЭ к проводникам ПП. Некоторые с этих соединений выполняются индивидуально (паяльником), а большинство - групповым методом.

Пайка элементов со штыревыми выводами в условиях поточного производства выполняются двумя основными методами: погружение и волной припоя. Для данного изделия предлагается пайка волной припоя. Пайка волной припоя является самым распространенным методом групповой пайки. Она заключается в том, что плата прямолинейно перемещается над гребнем волны припоя. Ее преимущества: высокая продуктивность, возможность создания комплексно-автоматизированного оборудования, ограниченное время взаимодействия припоя с платой, что уменьшает термоудар, перегрев элементов и т.д.

Как видно, ТП сборки РЭА состоит из разных по характеру операций. Это требует применение разнообразного оборудования, специального технологического оснащения, покупного инструмента и является трудоемким. Но конструкция данного изделия позволяет автоматизировать большинство сборочных операций, которые к тому же не требуют большого разнообразия оборудования. Кроме того, во время сборки данного изделия используются только типовые технологические процессы, которые были уже неоднократно использованы на данном предприятии и уже отработанные.

Типовой технологический процесс (по ГОСТ 3.1109-73) - это процесс, который характеризуется единством содержания и последовательностью большинства технологических операций и переходов для группы изделий с общим конструктивными признаками. К типовым процессам относится полуавтоматическое армирование ПП; автоматическое установление ЭРЭ на ПП; автоматическая групповая пайка волной припоя.

Типизация ТП уменьшает объем технологической документации без потерь информации, которая помещается в ней, уменьшает объем работ по подготовке производства, создает возможность разработки групповых приспособлений и средств автоматизации, организации специализированных участков, поточных линий, исключает возможность грубых ошибок в нормировании материальных и трудовых потерь.

5.2 Планирование и организация производственного процесса

По разработанной раннее ТСС определяют наиболее целесообразную последовательность общего ТП сборки изделия. Состав операции сборки устанавливается так, чтобы на каждом рабочем месте выполнялась однородная по характеру и технологически законченная работа. Это содействует специализации работников и увеличивает продуктивность труда. Так как сборочные работы неоднородные, то их необходимо разделить. Обычно механические сборочные работы выполняются раньше.

При построении маршрута операций сборки решают вопрос об организации производственного процесса. Для предприятий массового и серийного производства РЭА характерно применение одно - и многономенклатурных безперерывных однопоточных линий (ГОСТ 14.312-74). Поточная сборка характеризуется безперерерывностью процесса, построенного на дифференцированных операциях, и выпуском готовых изделий через определенный промежуток времени, что называется ритмом (тактом) выпуска. Поточная сборка более продуктивнее, она сокращает производственный цикл и межоперационные заделы деталей, дает возможность применения механизации и автоматизации в производстве, уменьшает трудоемкость изготовления изделий.

Для обеспечения ритмичного выпуска изделий время, которое расходывается на выполнение каждой операции, должно быть одинаковым и равным или кратным ритму. При крупносерийной сборке, маленьких размерах сборочных элементов ритм выпуска единицы изделия является довольно незначительным. С целью уменьшения дополнительного времени, удобства сборки, транспортирования, планирования и учет труда линию рассчитывают и организовывают не по искусственному ритму, а по ритму условного объекта - пачки одноименных сборочных элементов. Технологической основой организации поточных линий является типовые и групповые ТП сборки.

Поточная линия обычно оснащивается конвейером, который часто определяет ритм работ и по своему назначению может быть транспортным и сборочным. Самая высокая продуктивность при конвейерной сборке достигается синхронизированием операций. Условиям синхронизации, прежде всего, отвечают операции, которые состоят с большого числа технологических переходов. Поэтому необходимо выбрать со всей совокупности технологических переходов такие операции, которые по времени выполнения одинаковы. Это дает возможность на всех рабочих местах конвейера начинать и оканчивать операцию приблизительно в тот самый момент времени, а также применять вместо безперерывного конвейера пульсирующего действия.

В данном случае сборочный цех должен быть оснащен транспортным конвейером, который должен перемещать прибор вдоль рабочих мест. Это необходимо для того, чтобы уменьшить затраты и время транспортирования изделия и деталей.

Для организации производственного процесса рассчитывается такт выпуска следующего предмета на однопредметной поточной линии:

Т=Т_ПЛ/N,

де Т_ПЛ - плановый период (в данном случае он составляет три квартала, т.е. 200 рабочих дней при условии пятидневной рабочей недели),

N - программа выпуска за плановый период данного изделия (это 50000 штук).

Т=(200×8,25×60)/50000=1,98 (мин/шт)

5.3 Разработка маршрутного ТП

В поточном производстве необходимый уровень дифференцирования операций в основном определяется ритмом сборки. Оптимальная последовательность технологических операций зависит от их содержания, оборудования, которое используется, и экономической эффективности. В первую очередь выполняются неподвижные соединения, которые требуют значительных механических усилий. Каждая следующая операция не должна мешать выполнению последующей операции. На заключительных этапах собираются подвижные части изделия, разъемные соединения, устанавливают детали, которые будут заменяться во время настройки.

Блок-схема ТП сборки данного изделия представлена в дополнении А. С нее видно, что для сборки данного изделия необходимо иметь лишь один цех №44, в котором необходимо разместить разнообразные участки, которые должны быть соединены замкнутым транспортным конвейером, а все операции должны выполнятся со снятием изделия с транспортной платформы. А операция армирования ПП должна выполняться в другом цехе, где выполняются все операции, которые требуют значительных механических усилий.

Для каждой операции рассчитывается число рабочих мест, а также рассчитывается общее число рабочих мест на линии.

Число рабочих мест на линии рассчитывается по формуле:

К=åС_і=Т_ТР/Т,

де С_і - число рабочих мест, что выполняют параллельно і-тую операцию;

С_і=Т_ШТі/Т,

Т_ШТі - норма штучного времени і-й операции;

Т_ТР - тяжесть сборки предмета;

Т - такт выпуска изделия (он равен 1,98мин/шт).

Тогда для каждой операции значение числа рабочих мест указано в табл.5.1 (номера операций в соответствии с указанными на блок-схеме маршрутного ТП сборки).

Некоторые операции по видам работ можно объединить в участки, которые будут расположены в цехе по ТП сборки изделия. Таким образом, цех должен содержать:

1 - подготовительный участок (где необходимо выполнять операции по подготовке сборочных единиц и элементов, которые входят в изделие, к сборке);

2 - участок армировки;

3 - участок сборки ЭРЭ;

4 - участок групповой пайки (она должна содержать устройства для выполнения пайки волной припоя и промывки после нее);

5 - участок контроля и деффектации (здесь должно проводиться операции контроля электрических параметров, контроля качества пайки и деффектации ПП);

6 - участок ручной пайки (здесь выполняются электрическое соединение шнура с ПП и ПП с основанием корпуса, а также ЭРЭ с ПП);

7 - участок контроля ОТК;

8 - склад готовых изделий (где также будет выполняться упаковка готовых изделий в индивидуальной тары).

Таблица 5.1 - Определение числа рабочих мест на линии

С этой таблицы можно сделать вывод, что выполнение некоторых операций необходимо объединить на одном рабочем месте. Это такие операции, как комплектация и распаковка ЭРЭ; лужение выводов ЭРЭ и укладка их в кассеты; контроль качества пайки и деффектация; пломбирование, контроль ОТК и упаковка.

Таким образом, таблица 5.1 принимает вид, показаний в табл.5.2.

Таблица 5.2 – Число рабочих мест на линии по операциям

По результатам разработки маршрута сборки изделия была составлена маршрутная карта, которая расположена в дополнении Б., а также общий план цеха приведен на рис. 5.2.

6. ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Выбор оборудования для выполнения операции технологического процесса базируется на выполнении следующих требований:

-высокой продуктивности;

-заданной точности;

-стабильности и оптимальной стоимости выполнения монтажных и сборочных работ.

Продуктивность и точность сборки и монтажа определяется типом оборудования, а стоимость выполнения монтажных работ и сборочных – его начальной и эксплуатационной стоимостью.

Для выполнения сборочных работ разрабатываемого изделия необходимы инструменты и оборудование:

- автомат для пайки волной ЛПМ-150;

- автомат для формовки выводов радиоэлементов ГГ-1611;

- установка лужения;

-  автомат для установки и расклепки лепестков ГГ-2161;

-  тестер модели CMS100С;

-  пневмодозатор ДМП-1;

-  паяльник электрический U=36В, Р=90Вт ГТО.8.38-1012;

-  электромеханическая отвертка;

-  острогубцы ОТ125 ОСТ 4.ГО.060017;

-  пинцет с гладкими губками с металлическим корпусом длиной 120мм;

-  приспособление для визуального контроля (ГГ63669/012);

-  универсальный инструмент для монтажа микросхем;

-  автоматический пневмонический бокорез 830-0427;

-  тара для флюса, для припоя, для стопорной краски.

Все данные об оборудовании подробнее приведены ниже.

Автомат для пайки волной ЛПМ-150 имеет следующие параметры:

-  производительность 30к/ч;

-  вид установки компонентов – навесные ЭРЭ;

-  система подачи – транспортер;

-  занимает площадь – 2090-800(мм.)

Автомат обслуживает 1 человек. Зеркало припоя предохраняется слоем защитной жидкости.

Автомат для П-образной формовки выводов радиоэлементов (ГГ-1611) обладает следующими параметрами:

-  производительность – 3600 шт/ч;

-  привод – электромеханический;

-  питание – 220В, 50Гц;

-  размеры – 330*380*405(мм)

-  масса – 29,5кг.

Полуавтомат для установки и расклепки лепестков ГГ-2161 имеет следующие параметры:

-  цикл срабатывания – 0,75с;

-  габаритные размеры платы 40*50*1-290*350*3;

-  диаметр устанавливаемых штырей –0,6мм, 0,8мм,1мм;

-  высота штыря над платой – 4-10(мм);

-  питание – 220В, 50Гц;

-  потребляемая мощность – 500Вт;

-  размерами – 660*395*635;

-  масса – 98кг.

7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Технологическая операция является основной единицей производственного проектирования и учета. На основе операций оценивается трудоемкость изготовления изделий, и установка нормы времени и расценки; определяется необходимое количество рабочих, оборудования, приспособлений и инструментов, себестоимость изготовления (сборки); ведется календарное планирование производства и осуществляется контроль качества и сроков выполнения работ.

В условиях автоматизированного производства под операцией необходимо понимать законченную часть ТП, которая выполняется безперерывно на автоматической линии и состоит из нескольких единиц технологического оборудования, связанных с автоматически действующими транспортно-загрузочными устройствами. При условиях гибкого автоматизированного производства безперерывность выполнения операции может нарушаться.

Проектирование технологических операций представляет собой разработку операционных карт на определенные операции (установки трансформатора на основании корпуса и установка динамических головок на основание).

Операционные карты - документы, предназначенные для описи технологических операций с указаниями последовательного выполнения переходов, данных о средствах технологического оснащения, режимах и затратах труда.

Разработанные в этом разделе операционные карты на выполнение операций установки на основание трансформатора и динамических головок входят в состав маршрутной карты, разработанной в подразделе 5.3, размещенная в дополнении Б.

Операционный эскиз содержит изображение изделия в том виде, котором он будет иметь после выполнения данной операции. Также на эскизе изделие должно быть расположено так, как оно будет расположено во время выполнения данной операции.

Эскиз выполняется соответственно требованиям ЕСКД, но произвольного масштаба. На операционном эскизе все, что было сделано до выполнения данной операции, изображается тонкими линиями, а то, что будет выполнено во время выполнения данной операции, - основными линиями. Кроме того, проставляются исполняющие размеры с заданными допусками и справочные размеры.

Разработанные эскизы на заданные операции номер 105 и 120 расположены в дополнении В.

8. НОРМИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Нормирование сборочных работ выполняется, опираясь на технологические документы и нормативы времени.

Нормирование ТП заключается в определении величины штучного часу Т_ШТ для каждой операции (при условии массового производства) и штучно-калькуляционного времени Т_ШК (при условии серийного производства)

Определение штучного времени производится по формуле:

Т_ШТ=t_ОСН + t_ДОП + t_ОБСЛ + t_ОТД,(8.1)

де t_ОСН - основное технологическое время;

t_ДОП - вспомогательное время;

t_ОБСЛ -время обслуживания своего рабочего места;

t_ОТД - время перерыва на отдых и личные потребности рабочего.

Сумма основного технологического и дополнительного времени называется оперативным временем t_ОП:

t_ОП= t_ОСН + t_ДОП.(8.2)

Если обозначить (t_ОБСЛ + t_ОТД)×100/ t_ОП через К, тогда:

Т_ШТ= t_ОП×(1+К/100),(8.3)

где К - в процентах от оперативного времени.

Для конвейера безперерывного действия с принудительным ритмом К=9,3% от оперативного времени выполнения операции.

Таким образом, нормы времени на выполнение переходов для расчета штучного времени для операций 105 установка трансформатора на основании и 120 установка динамических головок на основание приведены в табл. 8.1 и 8.2.

Таблица 8.1 – Операция 105: Установка динамических головок в основание

Оперативное время выполнения этой операции - 0,53 мин.

Таблица 8.2 - Операция 120: Установка трансформатора в основание

Тогда оперативное время выполнения этой операции равно 0,51 мин.

Основное время для операции на одно изделие находится по формуле 8.4:

Т_ОСН=,(8.4)

где ОП - количество изделий, выпущенных за смену

Время обслуживания и отдыха определяется по формуле:

Т_ОБС=Т_ОТД=4%Т_ОП,(8.5)

Для данных операций найдем штучно – калькуляционное время, используя формулы 8.1-8.5.

Для операции установки динамич. головки:

Т_ОСН= 3200/33=96,97с

Т_ВСП=(96.97*10)/100=9,6с

Тобс=Тотд=(9,6+96,97)*4/100=4,27с

Т_ШТ=96.97+9,6+4,27+4,27=115,1с

Тштк=115,1+104/33=118,25с

Для операции установка трансформатора:

Т_ОСН= 3000/33=90,9с

Т_ВСП=(90,9*10)/100=9,1с

Тобс=Тотд=(9,1+90,9)*4/100=4с

Т_ШТ=90,9+9,1+4+4=108с

Тштк=108+104/33=111,2с

Так как такт выпуска продукции на однопредметной поточной линии соответствует нормам времени затраченного на операции, это можно увидеть по расчетам проведенных выше, значит программа выпуска за плановый период данного изделия определена правильно.

9. ОПТИМИЗАЦИЯ ТП СБОРКИ И МОНТАЖА

Целью оптимизации сборки и монтажа является обеспечение наибольшей продуктивности выполнения всех работ в целом.

Оптимизировать ТП сборки и монтажа можно за счет выбора оборудования с меньшей мощностью, которая потребляется, и с меньшими габаритами. Оптимально применять малогабаритное оборудование, которое занимает мало места и, следовательно, сокращает производственные площади. В данном случае это требование выполняется не всегда.

Технологический процесс изготовления УМЗЧ в основном определяется конструкцией и особенно примененной элементной базой. Он также зависит от объема производства, но меньше, поскольку определяется необходимым минимумом всех технологических операций и переходов, а объем производства влияет на степень автоматизации, механизации и организации производства.

Разработанный ТП сборки изделия содержит большое количество ручных операций, которые увеличивают время изготовления изделия, а соответственно уменьшает продуктивность производства и требует много рабочих мест. Но это обусловлено конструкцией изделия.

Кроме того, некоторые операции необходимо выполнять на одном рабочем месте. Это такие операции, как ручная пайка шнура и электромонтаж изделия (то есть присоединение при помощи проводов ПП, разъема, конденсаторов, трансформатора и ЭРИ корпуса). Выполнение их вместе обусловлено тем, что шнур необходимо заправить в отверстие, в основании корпуса, и вручную производить паяные соединения. Этот недостаток, также обусловленный конструкцией изделия.

Реализовать конструкцию усилителя, которая б не содержала этих недостатков, и к тому же являлась б довольно дешевой при изготовлении и не содержала лишних усложняющих элементов можно, но возможно ухудшение показателей при снимании результата, что не допустимо. Поэтому можно сделать вывод, что на заданной элементной базе было разработано изделие, которое имеет минимально возможные габаритные размеры и разумную себестоимость. В таком случае нет смысла изменять конструкцию изделия и технологию изготовления.

ВЫВОДЫ

Во время выполнения данного курсового проекта бала разработана технология сборки изделия бытовой техники - усилителя мощности звуковой частоты. Конструкция данного изделия была отработана на технологичность, то еть было проанализировано удобство изделия для использования: подготовку его к работе, техническому обслуживанию, ремонту, обновлению, обеспечению требований безопасности и его транспортабельность. С построения КСС и ТСС для данного изделия видно, что оно имеет много оригинальных деталей, но это приемлемо для крупносерийного производства.

Кроме того, в данном курсовом проекте был построен ТП сборки изделия и на его основе – план сборочного цеха. К технологическому процессу сборки УМЗЧ была составлена маршрутная карта, где указано все оборудование, оснащение и приспособления, необходимые во время работы. В той же маршрутной карте было подробно описано выполнение операций 105 установка динамических головок в основание и 120 установка трансформатора на основании, для которых сделаны и операционные эскизы, которые принадлежат к графической части данного курсового проекта.

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.  Технология и автоматизация производства РЭА: Учебник для вузов /И.П.Бушминский, О.Ш.Даутов, А.П.Достанко и др.; Под ред. А.П.Достанко, Ш.М.Чабдарова. - М.: Радио и связь, 1989.

2.  Гумбина А.Б. Электрические машины и источники питания радиоэлектронных устройств.: [Учебник для среднеспециальных учебных заведений радиотехнических специальностей] - М.: Энергоатом-издат, 1990.

3.  ГелльП.П., Иванов-ЕсиповичН.К. Конструирование и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры: Учебник для вузов. - Л.: Энергоатомиздат, 1984.

4.  ПавловскийВ.В., ВасильевВ.И., ГутманТ.Н. Проектирование технологических процессов изготовления РЭА. Пособие по курсовому проектированию: Учеб. Пособие для вузов.-М.: Радио и связь, 1982.

5.  ВейцманЭ.В., ВенбринВ.Д. Технологическая подготовка производства радиоэлектронной аппаратуры.- М.: Радио и связь, 1989.

6.  Автоматизация и механизация сборки и монтажа узлов на печатных платах /А.В.Егунов, Б.Л.Жоржолиани, В.Г.Журавский, В.В.Жуков; Под ред. В.Г.Журавского.-М.:Радио и связь, 1988.