2.4. Разработка схемы технологического процесса сборки электронного узла Общие сведения

Сборка представляет собой совокупность технологических операций механического соединения деталей и ЭРЭ в изделия или его части, выполняемых в определенной последовательности для обеспечения заданного их расположения и взаимодействия. Выбор последовательности операций сборочного процесса зависит от конструкции изделия и организации процесса сборки.

Сборочные соединения бывают подвижными, если сопряженные детали могут перемещаться в определенных направлениях относительно друг друга, или неподвижными, если их взаимное расположение сохраняется неизменным. В свою очередь они разделяются на разъемные и неразъемные.

Монтажом называется ТП электрического соединения ЭРЭ изделия в соответствии с принципиальной электрической схемой. Монтаж производится с помощью печатных, проводных или тканых плат, одиночных проводников, жгутов и кабелей. Основу монтажно-сборочных работ составляют процессы формирования электрических и механических соединений.

В соответствии с последовательностью технологических операций процесс сборки (монтажа) делится на сборку (монтаж) отдельных сборочных единиц (плат, блоков, панелей, рам, стоек) и общую сборку (монтаж) изделия.

Изделием называется любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии. Изделия основного производства предназначены для поставки, а вспомогательного производства — только для собственных нужд.

Установлены следующие виды изделий: детали, сборочные единицы, комплексы и комплекты.

Деталь — изделие, изготовляемое из однородного по наимено­ванию и марке материала, без применения сборочных операций (например, валик из одного куска металла, печатная плата, отрезок провода заданной длины). К этому виду изделий относятся также детали, подвергнутые покрытиям (защитным и декоратив­ным) независимо от вида, толщины и назначения покрытия или изготовленные с применением местной сварки, пайки, склепки, сшивки и т.п. (например, хромированный винт, трубка, сваренная из одного куска листового материала).

Сборочная единица — изделие, составные части которого подле­жат соединению между собой на предприятии-изготовителе с по­мощью сборочных операций (свинчиванием, клепкой, сваркой и т п.), например, микромодуль, маховичок из пластмассы с ме­таллической арматурой.

Комплекс – это два изделия и более, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций. Каждое из изделий, входящих в комплекс, выполняет одну или не­сколько основных функций, установленных для всего комплекса, например поточная линия станков, изделие, состоящее из метеоро­логической ракеты, пусковой установки и средств управления. В комплекс могут входить детали, сборочные единицы и комплек­ты, предназначенные для выполнения вспомогательных функций, например для монтажа комплекса на месте его эксплуатации, комплект запасных частей и др.

Комплект состоит из двух изделий и более, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями и представляю­щих собой набор изделий, имеющих общее эксплуатационное на­значение вспомогательного характера, например комплект измери­тельной аппаратуры, комплект запасных частей.

Изделия агрегатной системы средств вычислительной техники на основе микроэлектронных схем, предназначенных для построе­ния и эксплуатации вычислительных комплексов, изготовляются следующих видов: субкомплексы, устройства, агрегатные модули, блоки элементов и др.

Субкомплекс — часть комплекса, выделенная функционально, территориально или конструктивно.

Устройство — функционально законченное изделие, выполняю­щее определенную функцию получения, передачи, преобразования информации, не имеющее самостоятельного эксплуатационного назначения.

Агрегатный модуль предназначен для компоновки устройств, субкомплексов и комплексов. Он состоит из приборов, блоков и элементов, но представляет собой неделимое изделие для потреби­теля.

Блок элементов — первичная функциональная конструкторская единица, не имеющая самостоятельного эксплуатационного назна­чения и используемая для построения приборов.

Организационно процесс сборки может быть стационарным или подвижным. Стационарная сборка выполняется на одном рабочем месте, к которому подаются все необходимые детали и сборочные единицы. Она является наиболее распространенным видом сборки в условиях единичного и серийного производства.

Стационарная сборка может строиться по принципу концентра­ции и дифференциации. При концентрации весь сборочный процесс производится на одном рабочем месте. При этом процессе повышается точность сборки, упрощается процесс нормирования. Однако большая длительность цикла сборки, трудоемкость механизации сложных сборочно-монтажных операций определяют применение такой формы в условиях единичного и мелкосерийного производства.

Дифференцированная сборка предполагает расчленение сборочно-монтажных работ на ряд последовательных простых операций. Это позволяет легче механизировать и автоматизировать работы, использовать рабочих низкой квалификации. Этот вид сборки эффективен в условиях серийного и массового производства.

Подвижная сборка выполняется при перемещении соби­раемого изделия от одного сборочного места к другому. На каж­дом рабочем месте выполняется одна повторяющаяся операция.

Эта форма сборки применяется в условиях поточного произ­водства. Она может осуществляться двумя способами:

а) со свободным движением собираемых объектов, перемещае­мых от одного рабочего места к другому вручную или при помощи механического транспортера;

б) с принудительным движением собираемых объектов, кото­рые перемещаются посредством конвейера при строго рассчитан­ном такте.

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

Параллельность сборки – это одновременное выполнение частей или всего технологического процесса, что приводит к сокращению производственного цикла. Использование этого принципа обусловлено конструкцией ЭВС, степенью ее расчленения на сборочные единицы.

Под прямоточностью понимают процесс обеспечения кратчайшего пути прохождения изделия по всем фазам и операциям от запуска исходных материалов и ЭРЭ до выхода готового изделия. Любые отклонения от прямоточности усложняют процесс сборки, удлиняют цикл изготовления аппаратуры. Принцип прямоточности должен соблюдаться во всех подразделениях предприятия и сочетаться с принципом непрерывности.

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

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

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

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

В 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 техпроцесса 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 технического задания 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 технологической документации на процесс в соответст­вии с ЕСТД и ее утверждение; 13) выпуск опытной партии; 14) кор­ректировка документации по результатам испытаний опытной пар­тии.

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

Технологическая схема сборки представляет собой графическое изображение в виде условных обозначений по­следовательности сборки изделия или его составной части. Каждый элемент (деталь, сборочная единица) изображается на схеме прямоугольником (рис. 2.4.1), разделенным на три части, где указываются наименование элемента, индекс и число элементов данного типа, входящих в дан­ное соединение.

Рис. 2.4.1. Условное обозначение элемента сборки: n – количество

элементов, входящих в данное соединение

На практике широко применяют два типа схе­м сборки: с базовой де­талью и «веерного» типа.

Схема сборки с базовой деталью (рис. 2.4.2) отражает последова­тельность процесса сборки. Базовой деталью является плата, панель или другая деталь, с которой начинает­ся сборка. Направления дви­жения деталей и узлов по­казаны стрелками.

Схема сборки «ве­ерного» типа (рис. 2.4.3) показывает, из каких дета­лей образуется сборка. Достоинством такой схемы яв­ляется ее простота и нагляд­ность, но она не отражает последовательность сборки.

Рис. 2.4.2. Схема сборки с базовой деталью

Состав операций сборки определяют исходя из оптимальной дифференциации монтажно-сборочного производства. При непоточном производстве целесообразными технологическими границами дифференциации являются: 1) однородность выполняемых работ; 2) получение в результате выполнения операции законченной системы поверхностей деталей или законченного сборочного элемента; 3) независимость сборки, хранения и транспортирования от других сборочных единиц; 4) возможность использования простого (универсального) или переналаживаемого технологического оснащения; 5) удобство планировки рабочих мест и участков; 6) обеспечение минимального удельного веса вспомогательного времени в операции; 7) установившиеся на данном производстве типовые и групповые операции.

Рис. 2.4.3. Схема сборки «веерного» типа

Оптимальная последовательность технологических операций зависит от их содержания, используемого оборудования и экономической эффективности, что предъявляет соответствующие требования к последовательности сборки:

а) операции сборки не должны затруднять выполнение последующих операций;

б) при поточной сборке разбивка процесса на операции должна осуществляться с учетом темпа сборки;

в) после операций, содержащих регулировку, а также после сложных операций, при выполнении которых может появиться брак, необходимо включать контрольные операции.

Критерии сборки:

а) минимум деталей в собираемом изделии;

б) блочный принцип построения сложных изделий;

в) минимум крепежных деталей;

г) минимум соединений, затрудняющих применение автоматизации;

д) минимум технологических связей сборки при компоновке узлов изделия;

е) максимум взаимозаменяемых деталей;

ж) минимум сложных форм деталей.

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