Разработка технологического процесса сборки и монтажа блока РЭА (стр. 1 из 14)

Целью данного проекта является разработка технологического процесса сборки и монтажа печатного узла двухканальной системы сбора и обработки данных (ССОД) на базе персонального компьютера.

Одно из основных требований к прибору – доступная цена и необходимая функциональность, что делает его конкурентоспособным по сравнению с аналогичными устройствами. Для достижения данного эффекта следует разработать такой технологический процесс, который являлся бы наиболее эффективным.

Необходимость в разработке данного устройства обусловлена его универсальностью для контроля технологических процессов производимых на производствах различного профиля, так как входной величиной является аналоговый сигнал (напряжение), а выходным – данные измерений. При небольшой доработке программного обеспечения можно получить систему сбора, обработки данных и управления установками техроцесса на основании полученных данных.

В процессе выполнения проекта решаются следующие задачи:

1. Анализ процессов и устройств для сборки и монтажа;

2. Анализ технологичности конструкции изделия;

3. Разработка технологической схемы сборки;

4. Анализ вариантов маршрутной технологии;

5. Выбор технологического оборудования;

6. Проектирование технологического процесса;

7. Проектирование участка сборки и монтажа;

8. Разработка оснастки для сборочно-монтажных работ;

9. Требования по технике безопасности и охране труда;

10. Разработка комплекта технологической документации.

Изделие представляет практический интерес, т.к. выполнено на современной, надежной и многофункциональной элементной базе. Благодаря этому устройство отличается схемотехнической простотой с одновременной многофункциональностью и гибкостью. Это способствует увеличению надежности работы устройства, упрощению его ремонта.

Конечным результатом выполнения проекта будет комплект технологических документов.

1. АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ И УСТРОЙСТВ ДЛЯ СБОРКИ И МОНТАЖА

Технологические процессы могут осуществляться либо вручную, либо с применением оборудования. Оборудование подразделяется на универсальное и специализированное. На универсальном оборудовании могут выполняться несколько различных операций. Специализированное оборудование используется для выполнения одной конкретной операции. Универсальное оборудование используют при крупносерийном и массовом производстве. Специализированное - целесообразно применять при серийном и единичном производстве.

Операции, используемые при различных типах сборки:

- нанесение пасты и установка SMD компонентов на верхнюю сторону платы;

- нанесение пасты и установка SMD компонентов на нижнюю сторону платы;

- нанесение клея и установка SMD компонентов на нижнюю сторону платы с последующим его высыханием;

- автоматическая установка DIP компонентов;

- автоматическая установка координатных компонентов (такие как светодиоды и т.п.);

- ручная установка других компонентов;

- пайка волной или пайка инфракрасным излучением;

- промывка плат;

- ручная пайка компонентов.

Рассмотрим подробнее процессы и устройства, которые могут применяться для сборки и монтажа современных радиоэлектронных блоков. Для сборки печатного узла (установки на поверхность печатной платы ИЭТ) может использоваться как автоматизированное оборудование, так и ручная установка. Последнее оправдано в единичном и мелкосерийном производстве. При автоматизированной установке существует возможность выбора между автоматическими линиями установки ИЭТ по программе ЭВМ и сборкой при помощи пантографов или светомонтажных столов. В нашем случае оптимальным вариантом сборки ИЭТ на печатной плате будет их установка с использованием автоматизированного оборудования. Установка, крепление на плате и монтаж ИЭТ в сложных корпусах будет производиться вручную.

Так как в разрабатываемом устройстве применен смешанный вариант установки поверхностно-монтируемых и традиционных (монтируемых в отверстия) компонентов на одной стороне печатной платы, то для уменьшения общего числа операций монтажа и термического воздействия на компоненты целесообразным будет производить пайку поверхностно-монтируемых компонентов оплавлением в печи, а расположенных на этой же стороне печатной платы традиционных компонентов - волной припоя. Монтаж планарных элементов на печатной плате расплавлением дозированного количества припоя с использованием ИК-нагрева (оплавлением в печи) позволяет проводить соединения как индивидуальным, так и групповым способом, его целесообразно применять в серийном и массовом типе производства. Достоинства метода в следующем: оптимальные и управляемые скорости нагрева; возможность пайки только с одной стороны платы; низкая стоимость процесса. Пайка компонентов, монтируемых в отверстия, волной припоя характеризуется теми же достоинствами, что и пайка оплавлением в печи.

Фиксация ИЭТ, установленных на печатную плату до пайки может осуществляться приклейкой или подгибкой выводов. В данном случае оптимальным вариантом будет фиксация ИЭТ, монтируемых в отверстия, подгибкой выводов, а поверхностно-монтируемых элементов – при помощи паяльной пасты, наносимой на контактные площадки и обладающей достаточной адгезионной способностью. Кроме того, такой способ установки поверхностно-монтируемых элементов хорош тем, что при пайке оплавлением происходит самоориентирование компонентов на контактных площадках, обусловленное действием сил поверхностного натяжения [ ].

Для нанесения паяльной пасты применим метод трафаретной печати, позволяющий наносить паяльную пасту на контактные площадки через металлические и сетчатые шаблоны в ручном, полуавтоматическом или автоматическом режиме с высокой точностью дозировки. Достоинство данного метода в его относительной простоте, а относительно высокая стоимость металлического трафарета для нанесения паяльной пасты оправдывается при серийном производстве.

Герметизация смонтированного печатного узла – покровная – т.е. производится покрытие ИЭТ (за исключением элементов поз. ) и печатной платы лаком ЭФ-9-080 ТУ 2389-030-00216415-2001. Покрытие осуществляется вручную кистью.

Для снижения количества брака при проведении сборочно-монтажных работ необходимо предусмотреть после проведения наиболее сложных и ответственных операций (автоматизированная установка и пайка ИЭТ) проведение контрольных операций. Контроль может быть как автоматизированным (системы технического зрения), так и визуальным. В данном случае ввиду невысокой плотности монтажа и использования интегральных микросхем с небольшим числом выводов достаточным будет использование визуального контроля.

Внедрение новых систем автоматизации и оборудования позволяет сократить время технологического цикла на величину до 50%. Новые средства автоматизации позволяют также лучше предсказывать уровень выхода годных изделий и оптимизировать его.

Оборудование, используемое для производства ИЭТ.

1.1 Нанесение паяльной пасты, клея

- Дозатор MD40 фирмы Mechatronika.

Дозатор MD40 - это профессиональное оборудование для нанесения паяльной пасты и клея. Данный автомат идеален для производственных участков с небольшой площадью. Можно порекомендовать данную систему для мелкосерийных производств. Оборудование имеет хорошую точность позиционирования по осям X и Y и достаточно высокую скорость (до 15 000 доз в час). Бесперебойную работу и простоту технического обслуживания обеспечивает продуманная архитектура автомата.

Рисунок 1.1 - Установка дозирования для нанесения паяльной пасты MD40

Дозаторы Camalot XyfexPro+, XyfexPro+SMT фирмы Speedline.

Дозаторы Camalot XyfexPro+ и XyfexPro+SMT обладают:

а). высокой скоростью и точностью дозирования;

б). дозирующей головкой с линейными сервоприводами;

в). XyfexPro+SMT- только для поверхностного монтажа;

г). одинарной или двойной конфигурацией головы дозатора;

д). запатентованной системой взвешивания дозы, обеспечивающей автоматический контроль объема дозы для избежания снижения качества из-за изменений в составе материала;

е). автоматической системой очистки иглы;

ж). всеми видами дозирования: точка, линия, заливка и т.д.

Рисунок 1.2 - Установка дозирования для нанесения паяльной пасты Camalot Xyfex

Установка трафаретной печати Ekra Е1.

Полуавтоматический принтер E1 - система, идеально подходящая для использования на производстве с небольшими объемами выпускаемой продукции, но с частыми изменениями ассортимента. В концепцию принтера включено продуманное сочетание цена/качество/скорость. При применении на производстве принтера E1, пользователь получает возможность максимально сокращать потери непроизводственного времени за счет возможности быстрой перенастройки принтера на выпуск нового изделия. Продуманная конструкция печатающего устройства и рабочего стола принтера гарантирует точность нанесения вещества через трафарет на поверхность печатной платы и хорошую повторяемость в течение рабочего цикла. Принтер оборудован компьютером, в память которого могут быть внесены 99 программ печати как односторонних, так и двусторонних печатных плат. Опционально принтер оборудуется полуавтоматической видеосистемой, которая позволяет значительно увеличить производительность производства.