Курсовая работа (т): Особенности конструирования и производства ЭВМ

3. Получение соединений выводов;

4. Контроль монтажа и функциональных свойств ТЭЗ;

5. Консервация.

Рассмотрим ТП более подробно.

Комплектовочная операция.

Согласно комплектовочной карте необходимо произвести комплектацию, то есть получить со склада все необходимые изделия: ПП, ИМС, разъемы и т.д. В технологическую карту записать дату выдачи со склада. Комплектующие изделия разложить в соответствующую тару.

Входной контроль ИМС и ПП.

Контроль заключается в тщательной проверке ИМС и ПП. На поверхности элементов не должно быть трещин, вмятин, сколов и других повреждений. Необходимо проверить наличие товарного знака, знака завода-изготовителя, ключа для определения первого вывода ИМС. Производится сквозная проверка работоспособности ИМС, резисторов на контрольно-проверочном стенде, т.к. отказ любой ИМС приводит к отказу всей системы. Пониженное качество отдельных деталей не исключается, исходя из следующих соображений:

1. Недостаточный контроль на входе;

2. Длительное хранение готовых изделий на складе;

3. Возможность повреждения при транспортировке.

Расконсервирование ПП.

Производится промывка ПП в ванне со спиртобензиновой смесью для удаления с ее поверхности консервирующей смазки. Для прочистки металлизированных отверстий используется специальный стержень диаметром 0,6 мм из оргстекла. Производится тщательный осмотр внешнего вида ПП с помощью увеличительного стекла. Диэлектрическое основание ПП должно быть монолитным, однородным, без вздутий, расслоений. Цвет диэлектрика должен быть однотипным, без резких границ, выделяющих какие либо области поверхности платы. Слой металлизации должен быть ровным, плотным, без сквозных протравов, трещин, неровностей краев, уменьшающих их минимально допустимую ширину. Сквозные металлизированные отверстия должны быть чистыми и свободными от включений любого рода. При проектировании ПП неучтены размеры резисторов, поэтому необходима операция формовки выводов этих элементов.

Подготовка к лужению.

Качество выполнения паяного соединения во многом зависит от тщательности подготовки соединяемых поверхностей. Для получения прочного соединения необходима хорошая смачиваемость поверхностей флюсами и припоями, которая зависит как от свойств материала, так и от формы шероховатостей поверхностей, наличия на соединяемых поверхностях органических загрязнений, ржавчины, оксидных и жировых пленок. Подготовка поверхностей будет проводиться химическим методом. При химическом способе паяемые поверхности обрабатываются спиртобензиновыми или спиртофреоновыми смесями, путем окунания их в ванну со смесью. Затем производится промывка выводов в теплой проточной воде.

Предварительное обслуживание паяемых поверхностей.

Лужение заключается в покрытии соединяемых деталей тонкой пленкой припоя, которая должна быть сплошной, без трещин, пор, посторонних включений. Лужение производить путем окунания выводов ИМС, ДРЭ и разъема в жидкий флюс ФКС, а затем в ванну с расплавленным припоем ПОС61. Время лужения t = 1сек

Установка ИМС, ДРЭ и разъема на ПП.

Установка навесных элементов на ПП состоит из подачи их в зону установки, ориентации их относительно монтажных выводов или контактных площадок и фиксации их в требуемом положении. В зависимости от характера производства и конструктивных особенностей плат установку производят вручную, механизированным или автоматизированным способом. Автоматизированный способ применяется при сборке в крупносерийном производстве. Механизированный способ используется при укладке элементов на платы с высокой плотность компоновки. Поэтому в данном случае применение ручной сборки наиболее выгодно. При ручной сборке осуществляется также визуальный контроль.

Элементы устанавливаются на плату согласно чертежу в следующей последовательности: резисторы, конденсаторы, ИМС, разъем. Для ИМС осуществляют подгибку только двух диагонально расположенных выводов. При установке ИМС должен быть предусмотрен отвод статического электричества от монтажного с помощью заземленного браслета. Последним устанавливают разъем, совмещая его отверстия с отверстиями на плате согласно сборочному чертежу. Разъем закрепляют с помощью винтов, гаек, шайб.

Подготовительная операция.

На этой стадии производится обрезка выводов ДРЭ и разъема с помощью бокорезов.

Нанесение флюса на выводы элементов.

Механизм действия флюса заключается в том, что оксидные пленки металла и припоя растворяются, разрыхляются и всплывают на поверхность флюса. Флюсы служат для уменьшения сил поверхностного натяжения расплавленного припоя на границе металл-припой-флюс.

Наиболее широкое применение при монтажной пайке получили бескислотные флюсы (канифоль и флюсы, приготовленные на ее основе с добавлением неактивных веществ - спирта, глицерина и т.п.). Остаток канифоли не гигроскопичен и является хорошим диэлектриком. Эти флюсы, в отличие от кислотных, не оказывают коррозийного действия. Поэтому будем использовать флюс марки ФСК, представляющий собой раствор сосновой канифоли (10-40%) в этиловом спирте.

Пайка.

Процесс пайки контактных соединений состоит из:

а) фиксации соединяемых элементов с предварительно подготовленными поверхностями для пайки;

б) нагрева поверхностей пайки до заданного значения температуры в течениие ограниченного времени;

в) введения в зону пайки флюса и припоя в необходимых и достаточных для пайки дозах;

г) расплавления припоя с максимальным смачиванием им поверхности пайки;

д) остывания припоя в условиях, исключающих взаимное перемещение паяемых деталей.

Большое влияние на качество пайки оказывает марка выбранного припоя. Припой должен быть с заданными электрическими характеристиками, легко вытеснять флюс, образуя с основным металлом соединения достаточной механической прочности, а так же обладать определенной плотностью, коэффициентом теплового расширения и антикоррозийными свойствами. Наилучшее качество пайки обеспечивает эвтектический припой. Важное его свойство - узкий диапазон температур для кристаллизации. Припой ПОС61 близок к такому типу припоя. Кроме того, ПОС61 имеет низкую температуру плавления, высокую устойчивость к коррозии. Так как заказчик располагает средствами только для групповой пайки путем погружения платы в расплавленный припой, то выберем этот метод пайки. Время выдержки при температуре припоя Т=240°С составляет 2-5 сек. Необходимо поддерживать постоянный уровень припоя в ванне и следить за чистотой зеркала припоя, очищая при необходимости от оксидной пленки.

Удаление флюса.

После пайки необходимо тщательно очистить и отмыть узлы и паяные соединения от загрязнений, способных привести к коррозии и снижению сопротивления диэлектрических материалов. Используем для удаления флюса последовательное погружение в ванну со спиртобензиновой смесью, затем в ванну с горячей и холодной водой. Продолжительность выдержки в каждой ванне около 1 минуты.

Контроль качества пайки производится визуально.

Паяная поверхность должна быть блестящей, ровной, без вздутий, раковин и острых выступов припоя. Дефекты устраняются с помощью паяльника и флюса ФКС путем нанесения небольшого количества флюса на место дефекта и снятия избытка припоя паяльником. Осмотр проводить с помощью увеличительного стекла.

Маркировка производится для повышения ответственности изготовителя блока устройства. Черными чернилами наносится номер устройства, дата изготовления и код цеха или завода изготовителя. При этом дается отметка в техпаспорте на блок.

Проверку на работоспособность проводят на заранее разработанных стендах. В случае неисправности устройства для поиска дефекта применяют осциллограф, с помощью которого можно сравнивать временные диаграммы работы схемы в определенной точке с эталонными. В случае отказа в карточке отказа указываются выявленные при первичном анализе причины и отмечается, как установленные причины отказа влияют на работу других элементов схемы. В техпаспорте делается отметка о дате отказа, причине, элементах схемы, подлежащих замене. Повторное включение производится только после устранения дефекта.

Вторичный монтаж включает в себя демонтаж элементов, вышедших и строя и обнаруженных в процессе проверки. Общее число таких элементов не должно превышать 5,5%, в противном случае плата забраковывается. Повторная пайка замененных элементов производится вручную. Время касания паяльником выводов элементов не превышает 3 сек. Повторное касание производится не ранее, чем через 15 сек.

Очистка мест повторной пайки производится с использованием щетинной кисти и спиртобензиновой смеси.

Выходной контроль устройства предназначен для установления соответствия изделий физическим и электрическим параметрам. Все ИМС должны быть припаяны без перекосов. Корпус разъема должен вплотную стоять на плате. На наружной поверхности ПП не должно быть вмятин, царапин и других дефектов, способных повлиять на качество.

Лакировка плат и сушка устраняют влияние климатических воздействий, а так же для повышения коррозийной стойкости. Для этих целей используют лак УР231. Сушка производится горячим воздухом при t = 40-60°С. После этого плата ставится в тару и упаковывается.

блок печатный плата электрический

2.4 Анализ технологичности конструкции изделия

Согласно ГОСТ 14.205-803 под технологичностью следует понимать совокупность свойств конструкции изделия, определяющую ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ.

Основным показателем оценки технологичности конструкции является комплексный показатель технологичности, который определяется с помощью базовых показателей по формуле:

,

где - значение базового показателя;

ji - значимость показателя;- порядковый номер показателя; - общее число показателей.

Расчет базовых показателей технологичности.

1. Коэффициент использования ИМС в блоке

Кисп.имс = Нимс / (Нимс +Hэрэ),

где

Нимс = 20 - число ИМС;

Нэрэ= 1 - общее число элементов в блоке;

Кисп.имс = 20 / (20+1) = 0,95 (j1 = l)

. Коэффициент автоматизации и механизации монтажа изделий.

Ка.м. = На.м. / Нм,

где На.м. - число монтажных соединений, осуществляемых механизированным или автоматизированным способом;

Нм - общее число монтажных соединений;

Ка.м.=1 (На.м=Нм) (j2 = 0,2)

. Коэффициент повторяемости ИМС :

Кп.имс = 1 - Нт.имс / Нимс,

Где

Нт.имс = 1 - число типоразмеров ИМС в блоке;

Нимс =23- общее число ИМС;

Кп.имс = 1 - 1 / 20= 0,96 (j3 = 0,31)

Кф=Дпр. / Д,

где Дпр. - число деталей, которые получены прогрессивными методами формообразования;

Д - общее число деталей

Кф=0 (j4=0,11)

. Коэффициент механизации автоматизации операций контроля и настройки параметров:

Кмнп = Нмнп / Нкн,

где Нмнп - число операций контроля и настройки параметров, осуществляемых автоматическим или механическим методом;

Нкн - общее число операций контроля и настройки;

Кмнп = 1 (j5 = 0,5)

С учетом полученных коэффициентов найдем К :

К = (1´1 + 1´0,2 + 0,96´0,31 + 0´0,11+1´0,5)/(1+0,2+0,31 +0,11 + 0,5) = 0,94

В целях обеспечения высокого технического уровня изделий для всех предприятий, разрабатывающих и выпускающих приборы и РЭА, устанавливаются нормативы комплексных показателей, которые характеризуют допустимый предел технологичности, ниже которого показатели вновь разрабатываемого изделия быть не должны. Согласно ОСТ ЧГО. 091.219 норматив комплексного показателя для электронных блоков Ки=0,5-0,8.

Оценка уровня технологичности проектируемого изделия при известном нормативном комплексном показателе должна удовлетворять условию:

К / Ки ³ 1.

В нашем случае

К / Ки ³ 0,94 / 0,8 = 1,175

На основании этого можно сделать вывод о технологичности устройства.

Качественная оценка технологичности изделия.

Данное устройство выполнено на ПП, размер которой 4U = 144,5*160 мм точно соответствует принятому размеру в конструкционной системе микроЭВМ. Повышение технологичности изделия обеспечивает применение в разработанном устройстве стандартных элементов. Установка ИМС на ПП производится рядами, что упрощает процесс сборки платы. Отсутствие объемного и жгутового монтажа повышает технологичность конструкции.

2.5 Расчет нормы времени

Норма времени - регламентированное время для выполнения некоторого объема работ в определенных производственных условиях одним или несколькими исполнителями соответствующей квалификации.

Норма штучного времени Тш - время, затрачиваемое на выполнение одной операции по изготовлению одной детали или сборке одной сборочной единицы.

Тш = То + Тв + Тобс + Тотд ,

где То - основное время, затрачиваемое на изменение и последующее определение состояния объекта;

Тв - вспомогательное время, затрачиваемое на выполнение приемов, необходимых для обеспечения изменения и последующего определения состояния предмета труда;

Тобс - время обслуживания рабочего места, затрачиваемое исполнителем на поддержание средств технического оснащения в рабочем состоянии и уход за рабочим местом:

Тобс = (0,01...0,07) ´ Топ.

Тотд - время необходимых перерывов в работе, затрачиваемое на личные потребности и дополнительный отдых:

Тотд = 0,02 ´ Топ

п - оперативное время, затрачиваемое на осуществление работы, результатом которой является выполнение заданной операции:

п = То + Тд

Рассчитаем Тш на операцию пайкиоп = 0,7 мин

Тобс = 0,05 ´ 0,7 = 0,035 мин

Тотд = 0,02 ´ 0,7 = 0,014 мин

Тш = 0,7 + 0,04 + 0,016 = 0,756 мин

2.6 Основные требования к ТП

. При работе с ИМС на руку надеть браслет, предварительно заземлив его.

2. Не допускается использование, восстановленных деталей и замена материалов комплектующих изделий, которые могут привести к ухудшению технических характеристик и внешнего вида изделия.

3. Работа с платами производится на металлическом листе, заземленном через R = l MОм.

4. Дефекты пайки исправлять паяльником со встроенной термопарой и системой автоматического регулирования температуры.

5. Периодически, после операции лужения производить проверку выводов элементов на паяемость.

6. Во всех производственных помещениях должна быть обеспечена стабильность температуры и влажности воздуха в заданных пределах. Помещения должны очищаться от пыли путем влажной обработки.

7. Организация рабочих мест и выполнение правил личной гигиены по СТП 610-459.

8. Правила техники безопасности согласно ТБ-104.

Условные сокращения

ДРЭ - дискретный радиоэлемент

ИМС - интегральная микросхема

ПП - печатная плата

ТП - технологический процесс

Список литературы

1. Гузаиров М.Б. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине "Конструкторско-технологическое обеспечение производства ЭВМ", УГАТУ, Уфа, 1995. - 18 с.

2. Под редакцией Шахнова В.А. Конструкторско-технологическое проектирование электронной аппаратуры. - М.: Издательство МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2002. - 526 с.

3. Савельев А.Я., Овчинников В.А. Конструирование ЭВМ и систем. - М.: Высшая школа, 1988. - 305 с.

. Ушаков Н.Н. Технология производства ЭВМ: Учеб. для студ. вузов по спец. "Вычислит. машины, комплексы, системы и сети". - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш.шк., 1991. - 416 с.

. ГОСТ 2.707-81. Правила выполнения электрических схем цифровой вычислительной техники.- М.: Изд-во стандартов, 1981. - 16 с.

. ГОСТ 2.743-91. Обозначения условные графические в схемах. Элементы цифровой техники. - М.: Изд-во стандартов, 1992. - 58 с.