Разработка технологического процесса сборки усилителя мощности звуковой частоты

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