Реферат: Разработка гибкого производства по выпуску фазового компаратора

Московский государственный авиационный институт

Курсовой проект по теме:

Разработка гибкого автоматизированного производства по выпуску Фазового компаратора

Работу выполнил: Работу проверил:

Студент гр. Рк-504 Преподаватель

Ляхова Н.Б.

2000

Содержание:

Введение: 3

Цель работы

Глава1. Анализ исходных данных 4

1. Анализ конструкторской документации и технологических требований на ЭМ 4

2. Анализ технологичности конструкции 4

3. ТЗ на корректировку КД для автоматизированного изготовления 11

Глава2. Разработка технологического процесса 11

2.1 Выбор и обоснование основных технологических процессов 11

2.2 Формирование рациональной последовательности технологических процессов 13

Глава3. Синтез автоматизированного производства 17

1. Синтез структура АП 17

2. Подбор оборудования и компоновка гибкой автоматизированной линии 19

3. Анализ структуры гибкого автоматизированного модуля 24

Глава4. Организационно-экономические аспекты производства 25

1. Синтез маршрута изготовления 25

2. Роль человека а автоматизированном производстве 25

3. Использование комплексной системы проектирования и изготовления 26

Заключение 28

Результаты работы.

Литература 29

Приложения:

Приложение1.

Приложение1.1 Маршрутная карта производства (MS Project) 30

Приложение1.3 Таблица стоимости изготовления фазового компоратора 32

Приложение1.5 Схема изготовления 35

Приложение1.7 ГАМ получения рисунка ПП 37

Приложение1.8 Таблица стоимости получения рисунка ПП 38

Приложение1.9 Структурная схема ГАМ 39

Приложение2.

Компановка ГАЛ по производству печатных плат 40

Приложение3.

Приложение3.1 Ведомость покупных изделий 41

Приложение3.3 Печатная плата 44

Приложение3.4 Сборочный чертёж 45

Приложение3.5 Спецификация 46

Введение.

Курсовое проектирование по предмету “ Технология и оборудование автоматизированного производства РЭС” позволяет закрепить, систематизировать и расширить теоретические знания студентов в процессе разработки технологических процессов изготовления конкретных электронных модулей РЭС.

Целью данного проекта является систематизация и закрепление знаний, навыков, умений в области конструирования и производства микроэлектронных изделий, отличающихся высоким качеством и эффективностью производства.

Задачами проектирования являются:

1. Овладение навыками проектирования технологических процессов изготовления РЭС, включая изучение технической литературы, анализ технологичности конструкции, выбор и обоснование структурной схемы технологических процессов изготовления коммутационных устройств, сборки и монтажа РЭС, выбор и обоснование технологического оборудования и оснастки;

2. овладение практическим навыками создания технологической документации в соотвецтвии с требованиями ЕСТД и ОСТов;

3. разработка технологического процесса и технологической документации на конкретный электронный модуль РЭА.

Также при проектировании решаются следующие задачи:

• выбор и обоснование технологических процессов производства пассивной плата микросхемы;

• анализ физико-химических процессов критичной операции изготовления разработанной топологии фрагмента;

• разработка технологической документации на один из процессов изготовления пассивной платы.

Глава 1. Анализ исходных данных

Анализ конструкторской документации и технических требований на ЭМ.

Исходные данные:

технологическое описание на аппаратуру, в состав которой входит ЭМ;

• 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.

1.2. Анализ технологичности конструкции

1.2.1.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 >= 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) / Кi , 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;

Кi – эквивалент одного балла, численные значения которого приведены в табл. 2.1.

С учётом корректировки показателей технологичности рассчитывают среднебальный показатель:

Бср=  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. Приложение1.

В нашем случае изделие рассчитано на массовое производство, и как следствие, оно обладает достаточно низкой ценой и хорошими техническими характеристиками, что должно привлечь внимание потенциальных покупателей.

Высокие темпы развития науки, а вместе с ней и “высоких” технологий, диктуют необходимость, строить производство на основе гибких технологий, позволяющих с минимальными затратами переходить на выпуск более совершенной продукции и одновременно поднимать её конкурентоспособность на рынке, путем повышения качества и понижением цены.

Всё выше сказанное достижимо лишь в том случае, если наше производство будет оснащено универсальным оборудованием, способным работать с различными видами элементной базы. Ввиду постоянного совершенствования производителями элементной базы, необходимо наблюдать за рынком комплектующих элементов и своевременно производить модернизацию производства, заменяя устаревшее оборудование на более новое.

Проанализировав все факты, а также составив прогноз развития отрасли на недалекое будущее, особо уделив внимание потенциальным конкурентам, учитывая крупносерийность нашей продукции, выясним- что для нашего случая наилучшим образом подходит гибкий вид автоматизации производства. Гибкому виду производства присущи определённые качественные характеристики, попробуем проанализировать наше производство, по этим характеристикам:

-универсальность, т.е способность к переналадке отдельных модулей. Да, универсасальность имеет место в нашем производстве, т.к. в условиях нынешней экономической ситуации не приходится расчитывать на устойчивый покупательский спрос в течении долгого периода времени, следовательно оборудование будет устанавливаться универсальное, либо в случае отсутствия подходящего наименее дорогостоящее (из перечня удовлетворяющего по соотношению качество-цена), с перспективой замены в будущем на принципиально новое.

-мобильность, т.е. минимальное время перехода с выпуска одного изделия на другое. Данный параметр целиком зависит от особенностей конкретного вида оборудования и квалифицированности обслуживающего персонала. Ну, если на оборудование мы влиять ни как не можем, то подготовке персонала будет уделяться большое внимание.

-резервирование оборудования. По возможности будет учитываться, но резервирование большого числа единиц оборудования нам не выгодно, т.к. в случае “окончательного” устаревания конкретного вида, возникнет необходимость замены так же и резервного оборудования, помимо замены основного, поэтому постараемся обойтись высоким уровнем сервисного обслуживания, резервируя в основном только “узкие места” производства.

Структурная схема данного производства представляет собой централизованную структуру, центром которой является транспортно-складская система. Такая структура имеет следующие достоинства:

-Высокая надёжность структуры, т.к. выход из строя одного из модулей не сможет парализовать работу всего производства. Неисправный модуль можно на время исключить из производства и либо запустить резервный, либо (при наличии определённого “буферного” запаса полуфабриката на складе) скомпенсировать работу отсутствующего модуля.

-Возможность постоянного контроля и управления процессом производства, компенсации узких мест и оптимизации всего производства, перераспределением ресурсов “на лету”.

-Высокая универсальность транспортной системы, т.к. в основном для транспортировки будут использоваться одни и те же механизмы.

Недостатком, с моей точки зрения, является высокая централизованность такой системы, что при повреждении центра управления системой приведёт к остановке всего производства. Но учитывая большое количество преимуществ и высокую надёжность оборудования (не считая умышленной его порчи) такая схема представляется мне наилучшим выбором.

Для упрощения процесса планирования производства, разработаем таблицу кодов для каждого основного процесса производства:

3.2 Подбор оборудования и компоновка гибкой автоматизированной линии.

Структура нашего производства изначально ориентирована на централизованное управление процессом производства, поэтому ГАЛ по производству печатных плат будет иметь сосредоточенное управление (обрабатывающий центр). Ритмичность работы участка будет обеспечиваться централизованной системой управления, по средствам, использования промежуточных, буферных складов для хранения заготовок, во время выполнения операций требующих больших временных затрат. При нашем массовом производстве такая структура вполне оправдана и позволяет экономить средства за счёт снижения потребление энергоресурсов потребляемых оборудованием.

Рассмотрим более подробно ГАЛ по производству печатных плат.

Данная линия предназначена для производства печатных плат из стеклотекстолита комбинированным позитивным методом (как и заданно в условиях проекта), в случае необходимости линия относительно легко может быть перенастроена на производство печатных плат негативным комбинированным методом или на производство плат по адитивной технологии.

Для данной линии подобрано следующее оборудование:

Операция нарезки заготовок(ПП-1-1):

- Станок резки твёрдосплавными дисками на основе металлокерамики ВК-15. Так же для резки можно применить Станок резки алмазными дисками, но учитывая его высокую стоимость, его применение обосновано лишь в исключительных случаях.

- Станок для полировки торцов АРРМ 3.105.006, в случае его отсутствия он может быть заменён станком СШО-1 для шлифования торцов, но это снизит производительность линии и несколько понизится качество обработки заготовок.

Образование базовых отверстий и образование переходных отверстий под метализацию(ПП-1-2):

- Станок сверлильный многошпиндельный, так же существует возможность его замены Штампом на основе металлокерамики ВК-15; ВК-20, это позволит даже несколько повысить производительность на данном участке линии, но в ущерб качеству получаемых отверстий.

Сенсибилизация и активация(ПП-1-4):

- Ванна для раствора двухлористого олова CHCL2

Химическая металлизация(ПП-1-5):

- Ванна

Получение рисунка схемы(ППМ-1):

- Данная операция будет производиться на специально предназначенном для этого гибком автоматизированном модуле.

Гальваническое нанесение меди(ПП-1-6):

-Ванна.

Плакирование(ПП-1-7):

- Ванна.

Удаление фоторезистивной маски(ПП-1-8):

- Ванна ультразвуковая модернизированная УЗВ-16М, так же существуют варианты замены: а) Установка отмывки и сушки пластин 08 ИВС-0/150-004

б) Автомат гидромеханической отмывки пластин модель 04-4щ-75у/-001.

Травление меди с пробельных мест(ПП-1-9):

- Устройство обработки в органических растворителях 084.ХО-100-003

Финишные операции(ПП-1-0):

- Установка для определения паяемости печатных плат ГГМЗ.449.004 или установка для определения паяемости материалов и металлопокрытий ГГ-2393.

Для транспортировки заготовок между отдельными блоками линии будет применятся универсальное транспортное средство Автоматическое загрузочо-транспортное устройство 3.887.003. Т.к. транспортные средства являются универсальными, то для их идентификации системой будут применяться магнитные ярлыки основанные на эффекте холла.

Можно применить датчики холла со встроенным магнитом фирмы Honeywell:

Каждое транспортное средство будет иметь свой фиксированный номер, по которому система будет его опознавать, отслеживать его местонахождение и управлять его работой.

Данный тип датчика очень удобен при использовании на подвижных объектах, т.к. является бесконтактным, защищённым от оптических и электрических помех, которые присутствуют в нашем производстве (например: установка сушки ИК-лучами или силовой привод самого устройства). Кроме того данный тип датчика позволяет считывать информацию непосредственно во время движения устройства, тем самым, исключить задержки в работе транспортной системы и повысить количество датчиков на пути следования транспортных средств.

АСУ ГАЛ производства печатных плат

ЛВС

УЭВМ

МЭВМ МЭВМ МЭВМ МЭВМ МЭВМ

ПП-1-1 ПП-1-2 ПП-1-3 ПП-1-4 ПП-1-5

Д1 Д2 Д3 Д4 Д5

ДП1 ДП2 ДП3 ДП4 ДП5 ДП6

Д6 Д7 Д8 Д9 Д10

ПП-1-6 ПП-1-7 ПП-1-8 ПП-1-9 ПП-1-0

МЭВМ МЭВМ МЭВМ МЭВМ МЭВМ

ДП7 ДП8 ДП9 ДП10 ДП11 ДП12

Алгоритм функционирования ГАЛ производства ПП

3.3 Анализ структуры гибкого автоматизированного модуля

Регулятор положения трафарета для нанесения фоторезиста.

R1 Регулировка

положения

Uэтал

Uразн Устр сравн Uдатч Потенциометрический

МП АЦП ДУ1 R1 датчик положения

P2 Пьезоэлектрическ.

АЦП Генератор датчик давления

синхроимпуль-

сов Uдатч

ЦАП Uразн Устр сравн

ДУ2 Uэтал

Uпреобр Регулировка

Uуправл R2 давления

УУ

Uсети

Привод рамки

При нанесении фоторезиста методом трафаретной печати требуется точно установить рамку над поверхностью платы, т.к. при неточной установке фоторезист будет нанесён неровным слоем, что осложнит работу с заготовками.

Для контроля за положением рамки предусмотрены два датчика датчик уровня опускания рамки (R1) и датчик силы прижатия рамки к поверхности платы, т.к. если прижать слишком сильно, то рамка не будет пружинить под действием ракеля и, соответственно, не будет получена требуемая толщина слоя фоторезиста.

Используем датчик уровня опускания потенциометрического типа, т.к. он наиболее простой по конструкции, но в тоже время обеспечивает необходимую точность измерения величины перемещения рамки. Т.к. по техническому заданию оборудование должно быть легко перестраиваемым на выпуск новой продукции, то введём в схему подстроечный резистор, который позволит нам изменять величину перемещения. Для контроля за усилием прижима установим пьезоэлектрический датчик давления (Р2) , и эталонное сопротивление R2.

Рассмотрим принцип работы этого регулятора. При опускании рамки аналоговый сигнал от датчика перемещения поступает на устройство сравнения, в качестве устройства сравнения примения диференциальный усилитель, где сравнивается с эталонным значением R1, если имеется разница, то на выходе ДУ1 формируется разностный аналоговый сигнал, который в АЦП преобразуется в цифровой. От датчика давления на вход ДУ2, также, поступает аналоговый сигнал, который сравнивается с эталонным и в случае расхождения на выходе ДУ2 появляется аналоговый сигнал, который преобразовывается в цифровой с помощью АЦП. Цифровые сигналы с выходов обоих АЦП поступают в микропроцессор. На основании данных микропроцессор формирует управляющие сигналы, которые преобразовываются в аналоговую форму в устройстве ЦАП и поступают на устройство управления (УУ), которое и формирует необходимое управляющее напряжение. Т.к. в нашей схеме присутствуют цифровые устройства, то для их синхронизации вводится генератор синхроимпульсов.

Глава 4. Организационно- экономические аспекты производства.

4.1 Синтез маршрута изготовления.

Маршрут изготовления подробно рассматривается в приложении 1, в маршрутной карте выполненной с помощью программы MS Project.

4.2 Роль человека и его участие в производстве

Данное производство является полностью автономным и может функционировать без непосредственного вмешательства человека. Роль человека в данном производстве сводится к наблюдению за исправностью систем, техническому обслуживанию и ремонту вышедшего из строя оборудования. Таким образом, для наблюдения за системой производства нам требуется несколько человек, операторов которые будут посменно наблюдать за работой системы и 2 или 3 бригады ремонтников, которые так же, посменно будут находится на дежурстве. Для определения количества и состава обслуживающего персонала необходимо провести соответствующий расчёт, но данная курсовая работа не предусматривает его выполнения.

Так же необходимо произвести дополнительный расчёт условий на рабочих местах персонала, таких как освещение, вентиляция и др.

Значительные изменения в технике и технологии окажут большое влияние на характер труда человека в условиях гибкого производства. Поэтому все большее внимание уделяется вопросам гуманизации труда. При этом под гуманизацией труда понимается не только широкий круг мероприятий, улучшающих условия труда, но и способствующих привлекательности труда и его творческих составляющих. Гуманизация труда направлена не только на сниже­ние стрессов, устранение источников несчастных случаев, исключение монотонных операций, повышение требований к удобству рабочего места, но и на использование знаний и опыта работающих, их постоянное совершенствование путем индивидуальной организации труда каждого, возможность проявлять собственную инициативу, т. е. создание условий, при которых труд приносит радость.

Таким образом, гуманизация труда — это одна из главных задач на пути создания производства будущего, что позволит избежать таких проблем, как отношение человека к новой технике, когда она рассматривается как средство замены людей, что и предопре­деляет неудачи в применении новой технологии, отрицательно влияет на состояние и деятельность обслуживающего персонала.

Большое внимание при изучении человеческого фактора в произ­водстве должно уделяться таким вопросам, как влияние новой Технологии на занятость, изменение функций персонала, разработка методов обучения в соответствии с новыми требованиями, обеспече­ние оптимального взаимодействия человека с машиной

4.3 Использование комплексной системы проектирования и изготовления.

На современном этапе развития производства, повышения степени интеграции элементов радио электронной аппаратуры, а так же уменьшения размеров самой аппаратуры, необходима гибкая интеграция производственных возможностей с системами проектирования аппаратуры, а также с производителями оборудования для производства РЭА. Одним из условий успешного производства изделий в рамках жесткой конкуренции на рынке является применение в производстве последних научно технических разработок, а также умелая маркетинговая политика в направлении покупателя и конкурентов. Один из способов выиграть в жёсткой конкурентной борьбе это применять в своём производстве оборудование построенное на основе контроллеров с открытой архитектурой.

До последнего времени роль кон­троллеров в АСУ ТП в основном вы­полняли PLC (Programmable Logic Controller— программируемые логи­ческие контроллеры) зарубежного и отечественного производства.

Наиболее популярны в нашей стране PLC таких зарубежных про­изводителей, как Alien- Braidly, Siemens, ABB, Modicon, и такие оте­чественные модели, как «Ломи-конт», «Ремиконт», Ш-711, «Мик-родат», «Эмикон». В связи с бурным рос­том производства ми­ниатюрных PC-совмес­тимых компьютеров последние все чаще стали использовать в качестве контролле­ров, причем эта тен­денция напрямую свя­зана с концепцией ОМАС.

Первое и главное преимущество РС-кон-троллеров связано с их открытостью, т. е. с воз­можностью применять в АСУ ТП самое современное оборудование.

Контроллер CS104 фирмы Steinhoff

только-только появившееся на ми­ровом рынке, причем оборудование для РС-контроллеров сейчас выпус­кают уже не десятки, а сотни произ­водителей, что делает выбор уни­кально широким. Это очень важно, если учесть, что модернизация АСУ ТП идет поэтапно и занимает дли­тельное время, иногда несколько лет. Пользователь АСУ ТП уже не нахо­дится во власти одного производите­ля (как в случае с PLC), который на­вязывает ему свою волю и заставляет применять только его технические решения, а сам (или через своего си­стемного интегратора) может сделать выбор, применяя те подходы, кото­рые в данный момент его больше всего устраивают. Он может теперь применять в своих системах продук­цию разных фирм, следя только, что­бы она соответствовала определен­ным международным или регио­нальным стандартам.

Второе важное преимущество РС-контроллеров заключается в том, что в силу их «родственности» с ком­пьютерами верхнего уровня не тре­буются дополнительные затраты на подготовку профессионалов, обеспе­чивающих их эксплуатацию. Эту ра­боту могут с успехом выполнять (и это подтверждается на практике) специалисты, обеспечивающие экс­плуатацию компьютеров верхнего

уровня. Это позволяет сократить сроки внедрения систем управления и упрощает процедуры их эксплуата­ции, что в конечном счете приводит к общему снижению затрат на созда­ние или модернизацию АСУ ТП. От­метим также, что очень часто при рассмотрении вариантов построения АСУ ТП затраты на эксплуатацию не учитываются, что, на наш взгляд, яв­ляется серьезной ошибкой.

Более высокая надежность — третье преимущество РС-контролле-ров. Обычно рассматривают физиче­скую и программную надежность контроллеров. При этом под физи­ческой надежностью понимается способность аппаратуры устойчиво функционировать в условиях окру­жающей среды промышленного цеха и противостоять ее вредному воздей­ствию, а под профаммной надежно­стью понимается способность ПО устойчиво функционировать при возникновении ситуаций, требую­щих реакции в заданное время. Фи­зическую надежность PLC и РС-контроллеров можно считать одина­ковой, поскольку нет оснований предполагать, что у РС-контролле-ров она будет ниже. Большинство РС-контроллеров ориентированы на

работу в тяжелых условиях, напри­мер в расширенном диапазоне тем­ператур, а также защищены от пыли, влаги, ударов, вибрации и электро­магнитных излучений. Программная надежность определяется прежде всего степенью отлаженности ПО. Поскольку в РС-контроллерах могут использоваться коммерческие ОС и прекрасно отлаженные приклад­ные пакеты (сотни тысяч установок), то можно ожидать, что программная надежность, а следовательно, и об­щая надежность РС-контроллеров будут выше надежности PLC.

Операционная система контрол­леров должна удовлетворять требо­ваниям открытости. Но не только им. Специфика условий работы кон­троллеров требует, чтобы ОС поддер­живала работу в режиме реального времени, была компактна и имела возможность запуска из ПЗУ или флэш-памяти.

Для РС-контроллеров лучше все­го подходит операционная система QNX (фирма QSSL, Канада). Прежде всего, это связано с тем, что архитек­тура QNX является открытой, мо­дульной и легко модифицируемой. QNX может загружаться как из ПЗУ, флэш-памяти, так и с помощью уда­ленной загрузки по сети. QNX разра­ботана в соответствии со стандарта­ми POSIX, является коммерческой операционной системой, широко распространена на мировом рынке (сотни тысяч продаж), поддерживает все шины, используемые в РС-кон­троллерах, включая ISA, PCI, CompactPCI, PC/104, VME, STD32. Более ста фирм — производителей программного и аппаратного обес­печения выпускают продукцию, ориентированную на QNX.

QNX была специально разработа­на для компьютеров PC (не является многоплатформной ОС), поэтому достигается эффективность и ско­рость обработки данных, характерная для мощных универсальных и мини-компьютеров.

QNX является операционной си­стемой, которая дает полную гаран­тию в том, что процесс с наивысшим приоритетом начнет выполняться практически немедленно и что кри­тическое событие (например, сигнал тревоги) всегда будет обработано. Она известна как операционная сис­тема, функционирующая в «защи­щенном режиме». Это означает, что все программы в системе защищены друг от друга и любая «фатальная» ошибка в одной из программ не при­водит к «краху» всей системы. Фай­ловая система QNX была разработа­на с учетом обеспечения целостнос­ти данных при отключениях пита­ния. Даже при форс-мажорном от­ключении питания вы лишь потеря­ете некоторые данные из кэш-памя­ти, но файловая система не разру­шится. После включения компьюте­ра будет обеспечена нормальная ра­бота системы. В QNX полностью ре­ализовано встроенное сетевое взаи­модействие «точка-точка». По суще­ству, сеть из машин QNX действует как один мощный компьютер. Лю­бые ресурсы (модемы, диски, прин­теры) могут быть добавлены к систе­ме простым подключением к любой машине в сети. QNX поддерживает одновременную работу в сетях Ethernet, Arcnet, Serial и Token Ring и обеспечивает более чем один путь для коммуникации, а также баланси­ровку нагрузки в сетях. Если кабель или сетевая плата выходят из строя и связь прекращается, то система бу­дет автоматически перенаправлять данные через другую сеть. Это пре­доставляет пользователю автомати­ческую сетевую избыточность и уве­личивает скорость и надежность коммуникаций во всей системе.

Благодаря тому что QNX под­держивает средства работы с флэш-памятью (как на стадии загрузки ОС, так и в режиме работы с файловой системой), она обеспечивает очень важную возможность для функцио­нирования контроллеров — работу

в так называемом режиме «слепого узла». Это означает, что система мо­жет выполняться на процессорном модуле без жесткого/гибкого диска, без монитора и клавиатуры, другими словами, в условиях отсутствия дви­жущихся механических частей. Это создает возможность долговремен­ной работы оборудования в необслу­живаемом режиме. В частности, та­кие средства встроены в одноплат­ные компьютеры или модули флэш-памяти фирм OR Computers, Ziatech, M-systems и других.

Заключение

В данном курсовом проекте была разработана схема гибкого автоматизированного производства РЭС. Данное производство было спланировано с учётом минимального участия человека. Оно строится на использовании современного оборудования, позволяющего менять вид выпускаемой продукции с минимальными затратами.

В процессе проектирования было сформировано ТЗ на корректировку КД с учётом особенностей конкретного производства и спецификой выпускаемой продукции. Было подобрано необходимое оборудование с учётом его резервирования и дальнейшей модернизации.

Производство построено на принципе ГПС, заложенном в роботах с ЧПУ, микропроцессорных системах, т.е. на гибкости. Использование ПР с управлением от микропроцессоров позволяет не только перестраивать процессы в соответствии с конкретными требованиями и эффективно решать производственные задачи, но и влиять на дальнейшее развитие производства РЭА. Точность и быстродействие роботов повышаются из года в год. Современные роботы успешно выполняют операции сборки и сварки, требующие высокой точности. Применение ходовых, индукционных и импульсных датчиков, особенно встроенных в привод, позволяет получать ошибку позиционирования не более 0,02-0,05 мм.

Технической основой высоконадёжных ГПС является дальнейшее развитие таких путей повышения надёжности, как модульно-блочная конструкция оборудования, модульный принцип построения манипуляторов ПР, РТК в целом, автоматическая самодиагностика состояния оборудования, внедрение АСУ обслуживания и содержания оборудования с индивидуальным контролем состояния каждой единицы оборудования, анализ причин отказов с автоматической заменой теряющих надёжность блоков.

Переход к гибкому производству и электронизация всех производственных процессов ведут к созданию высокоавтоматизированнгог производства с минимальным участием людей, постоянным совершенствованием его по мере развития научно-технического прогресса. Значительные изменения в технике и технологии окажут большое влияние на на характер труда человека в условиях гибкого производства.

Литература

1. Мысловский Э.В. “Промышленные роботы в производстве радиоэлектронной аппаратуры” – М.: Радио и связь, 1988.

2. “Не счесть у робота профессий” под.ред. П. Марша – М.: Мир, 1987.

3. “Методические указания к курсовому проекту Конструирование и технология микросхем и микросборок” под ред. О. Е. Бондаренко – М.: МАИ, 1989.

4. “Методические указания к курсовому проекту по дисцеплине “Технология РЭС и оборудование” под ред. О. Е. Бондаренко – М.: МАИ, 1989.

4. “Методические указания к выполнению технологической части дипломного проекта по радиотехническим специальностям” под ред. Ю. И. Боченкова – М.: МАИ, 1991.

Это курсовой проект по предмету: "Технология и оборудование Автоматизированного производства РЭС". Данный курсовой проект был сдан преподавателю кафедры 44-2 Московского Авиационного Института, Ляховой Н.Б. 30.12.2000. Курсовой выполнен на оценку отлично. Сам курсовой написан в редакторе Word2000. Так же по заданию для курсового проекта требуется выполнить "маршрутную карту производства устройства", которая выполнена с помощью приложения Microsoft Project 95 (версия 4.1)- это два файла: PLATA.MPP -сам проект и GAM.MPP -подпроект. В курсовой так же должны входить, полученные в качестве задания на курсовое проектирование, чертежи изделия, спецификация и ведомость покупных изделий к нему, но из-за большого объёма они в архив не включены. В принципе всё должно быть понятно и без них. Пользуйтесь.