Курсовой Соболев. Разработка технологического процесса сборки и монтажа блока управления для микроволновой печи
 Скачать 436.22 Kb.
|
|
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение города Москвы «Западный комплекс непрерывного образования» К защите допущен Зам директора ______________ /И.Н. Мордвинова/  ”____”___________ 2023г.КУРСОВОЙ ПРОЕКТ Тема:«Разработка технологического процесса сборки и монтажа блока управления для микроволновой печи » 210413 Радиоаппаратостроение Код специальность
Руководитель дипломного проекта _____________ /Н.Н. Скворцова / ”____”___________ 2016 г. Председатель ЦК _________________ /Л.Г. Горланова/ ”____”___________ 2016 г. Москва 2016
Введение…………………………………………………………………...........4 1. Теоретическая часть……………………………………………………........7 1.1 Основные виды электрорадиомонтажа приборных устройств .................7 2. Практическая часть……………………………………………….................13 2.1 Назначение, функциональный анализ, технические характеристики и анализ условий эксплуатаций блока управления для микроволновой печи 2.2 Анализ электрической принципиальной схемы устройства 2.3 Анализ конструкции блока управления для микроволновой печи 2.4 Анализ и выбор элементной базы 2.5 Анализ технологичности конструкции изделия. 2.6 Обоснование процесса сборки и монтажа. Разработка маршрутного технологического процесса сборки блока управления для микроволновой печи 2.7 Выбор технологического оборудования для производства устройства. 2.8 Разработка и оформление технологической документации Заключение………………………………………………………………......49 Список литературы…………………………..…………………….…….....50 Приложения: Приложение А. Перечень элементов; Приложение Б. Схема технологического процесса сборки блока РЭС. Приложение В. Маршрутные карты технологического процесса сборки блока РЭС.  Введение Микроволновые печи давно и прочно вошли в быт современного человека. Без них домашняя кухня кажется не совсем полноценной, а на работе обеденный перерыв редко обходится без «паломничества» к СВЧ. Прибор нужный, удобный и практичный. Однако, и разновидностей немало как по внешним данным, так и по характеристикам.Микроволновые печи давно и прочно вошли в быт современного человека. Без них домашняя кухня кажется не совсем полноценной, а на работе обеденный перерыв редко обходится без «паломничества» к СВЧ. Прибор нужный, удобный и практичный. Однако, и разновидностей немало как по внешним данным, так и по характеристикам. Цель курсового проекта является «Разработка технологического процесса сборки и монтажа блока управления для микроволновой печи ». Конструктивно блок управления делится на плату управления и плату коммутации. В процессе выполнения проекта необходимо решить следующие задачи: -проанализировать назначение, технические характеристики и анализ условий эксплуатаций блока управления для микроволновой печи; - рассмотреть принцип работы блока управления по электрической принципиальной схемы устройства; - на основании электрической принципиальной схемы устройства и условий эксплуатации выбрать элементную базу; - разработать технологический процесс сборки и монтажа блока управления для микроволновой печи, выбрать оборудование и оформить технологическую документацию. 1.Теоретическая часть 1.1 Основные виды электрорадиомонтажа приборных устройств Электрическим монтажом называют монтаж электро- и радиодеталей, сопровождаемый соединением электрических цепей или включением в электрические цепи изделий. При производстве РЭА применяют объемный, жгутовый и печатный монтаж. Объемный и жгутовый монтаж обладает повышенной жесткостью и применим в основном для производства стационарной аппаратуры. Для электрических соединений между электро- и радиодеталями используют различные монтажные провода и кабели. Для того чтобы определиться с порядком сборки радиоэлектронной аппаратуры и приборов, в первую очередь необходимо изучить их конструкцию. Технологические операции всегда выполняются в определенном порядке, поэтому сборка РЭА включает в себя монтаж сборочных элементов (плат, блоков, панелей, рам, стоек), а также самого прибора. Сборка радиоэлектронной аппаратуры осуществляется стационарно или подвижно, с концентрацией или дифференциацией выполняемых манипуляций. Для стационарной сборки РЭА необходимо обеспечить ее неподвижность, а все, что требуется для проведения работ, подается к месту монтажа. Подвижная сборка радиоэлектронной аппаратуры осуществляется следующим образом: изделие устанавливается на конвейер, по которому оно перемещается от одного рабочего места к другому, на каждом из которых осуществляются необходимые манипуляции. Перемещаться изделие может принудительно (вместе с конвейером) и свободно (продолжает движение по окончании очередной манипуляции). Сборка радиоэлектронной аппаратуры по принципу концентрации операций подразумевает выполнение всех необходимых манипуляций над всем изделием или каким-либо его элементом на одном рабочем месте. Это повышает качество сборки и облегчает процесс нормирования. Но придерживаться данного принципа можно лишь в случаях единичной и мелкосерийной сборки радиоэлектронной аппаратуры из-за больших затрат времени и повышенной трудоемкости механизации операций. Дифференцированная сборка радиоэлектронной аппаратуры выполняется по принципу разделения всех необходимых манипуляций на несколько более простых. Такой подход приводит к механизации и автоматизации выполняемых операций, для контроля которых не нужны специалисты высокой квалификации. Все работы, связанные со сборкой радиоэлектронной аппаратуры, должны соответствовать ГОСТу, а соответственно, самым высоким требованиям производительности, точности и надежности. Тип монтажа модулей определяется в первую очередь количеством сторон, на которые осуществляется монтаж (одно- или двухсторонний), и номенклатурой используемых компонентов. Поэтому описание типов монтажа логично предварить кратким обзором компонентов и корпусов. Основным, наиболее важным для технолога критерием разделения электронных компонентов на группы является метод их монтирования на плату — в отверстия или на поверхность. Именно он в основном и определяет технологические процессы, которые необходимо использовать при монтаже. http://www.pl130.ru/doc/svedeniya/metodich/cukanov-2.pdf Виды монтажа можно разделять по различным параметрам: по количеству используемых для монтажа сторон платы (одно- или двусторонний), по типам используемых компонентов (поверхностный, выводной или смешанный), по их расположению на двустороннем модуле (смешанно-разнесенный или смешанный). Рассмотрим наиболее распространенные из них, а также последовательность технологических операций для каждого вида монтажа. Виды монтажа Поверхностный монтаж Поверхностный монтаж на плате может быть односторонним и двусторонним. Число технологических операций при этом виде монтажа минимально. При одностороннем монтаже (рис. 1, а) на диэлектрическое основание платы наносят припойную пасту методом трафаретной печати. Количество припоя, наносимое на плату, должно обеспечивать требуемые электрофизические характеристики коммутируемых элементов, что требует соответствующего контроля. После позиционирования и фиксации компонентов выполняют операцию пайки путем оплавления дозированного припоя. В завершение технологического цикла производится контроль паяных соединений, а также функциональный и внутрисхемный контроль. На рис. 1, а изображены поверхностно-монтируемые компоненты различных видов: относительно сложно монтируемые компоненты в корпусах PLCC и SOIC и легко монтируемые чип-компоненты. Рис. 1 а,б Для двустороннего поверхностного монтажа (рис.1 б) возможны различные варианты реализации. Один из них предполагает начало технологического процесса с операции нанесения паяльной пасты на нижнюю сторону платы. Затем в местах установки компонентов наносят расчетную дозу клея и производят установку компонентов. После этого в печи клей полимеризуется и происходит оплавление пасты припоя. Плата переворачивается, наносится паста припоя и устанавливаются компоненты на верхнюю сторону платы, после чего верхняя сторона оплавляется. В этом случае для пайки компонентов используются печи с односторонним нагревом. При другом варианте реализации двустороннего поверхностного монтажа используются печи с двусторонним нагревом. Интересен вопрос о необходимости нанесения клея на плату. Эту операцию выполняют с целью предотвращения отделения компонентов от платы при ее переворачивании. Существующие расчеты показывают, что большинство компонентов не упадут с платы даже при ее переворачивании, поскольку будут держаться за счет сил поверхностного натяжения припойной пасты. По этой причине операцию нанесения клея нельзя отнести к обязательным. Смешанно-разнесенный монтаж При смешанно-разнесенном монтаже компоненты, устанавливаемые в отверстия (THT-компоненты), располагаются на верхней стороне платы, а компоненты для поверхностного монтажа — на нижней. В этом случае обязательной является операция пайки двойной волной припоя. Смешанно-разнесенный монтаж компонентов показан на рис. 2. Рис. 2. Смешанно-разнесенный монтаж Реализация такого вида монтажа предполагает следующую последовательность операций: на поверхность платы наносится дозатором клей, на который устанавливаются SMD-компоненты, клей полимеризуется в печи, после чего производится установка компонентов в отверстия, промывка модуля и выполняются операции контроля. Возможен альтернативный вариант, при котором сборку начинают с установки компонентов в отверстия платы, после чего размещают поверхностно-монтируемые компоненты. Он применяется тогда, когда формовка и вырубка выводов обычных компонентов осуществляется при помощи специальных приспособлений заранее, иначе компоненты, монтируемые на поверхность, будут затруднять обрезку выводов, проходящих через отверстия платы. Компоненты для поверхностного монтажа при повышенной плотности их размещения целесообразно монтировать в первую очередь, что требует минимального количества переворотов платы в процессе изготовления изделия. Смешанный монтаж Примером смешанного монтажа является установка на верхней стороне платы и SMD-, и ТНТ-компонентов (монтируемых в отверстия), а на нижней стороне — только SMD-компонентов. Это самая сложная разновидность монтажа (рис. 3). Рис. 3. Смешанный монтаж Возможны различные варианты ее реализации. При одном из них сначала на нижнюю сторону печатной платы методом дозирования наносят клей, а на нанесенный клей устанавливают SMD-компоненты. После проведения контроля установки компонентов проводят отвердение клея в печи. На верхнюю сторону платы наносится паяльная паста, а на нее затем устанавливаются SMD-компоненты. Нанесение паяльной пасты возможно как методом трафаретной печати, так и методом дозирования. В последнем случае операции нанесения клея и паяльной пасты можно проводить на одном оборудовании, что сокращает затраты. Однако нанесение паяльных паст методом дозирования непригодно при промышленном производстве из-за низкой скорости и стабильности процесса по сравнению с трафаретной печатью и оправдано только в условиях отсутствия трафарета на изделие или нецелесообразности его изготовления. Такая ситуация может сложиться, например, при опытном производстве большой номенклатуры электронных модулей, когда из-за большого числа обрабатываемых конструктивов и малых серий затраты на изготовление трафаретов значительны. После установки SMD-компонентов на верхнюю сторону платы производится их групповая пайка методом оплавления припойной пасты, нанесенной на трафаретном принтере, или методом дозирования. После этой операции технологический цикл, связанный с установкой поверхностно монтируемых компонентов, считается завершенным. Далее, после ручной установки компонентов в отверстия платы производится совместная пайка всех SMD-компонентов, ранее удерживавшихся на нижней стороне платы при помощи отвержденного адгезива и уже установленных выводных компонентов. В конце технологического цикла выполняют операции визуальной инспекции пайки и контроля. При другом варианте реализации смешанного монтажа предполагается иная последовательность выполнения операций. Первым этапом является нанесение припойной пасты через трафарет, установка на верхней стороне платы сложных компонентов для поверхностного монтажа (SO, PLCC, BGA) и пайка расплавлением дозированного припоя. Затем, после установки компонентов в отверстия платы (с соответствующей обрезкой и фиксацией выводов), плата переворачивается, на нее наносится адгезив и устанавливаются компоненты простых форм для поверхностного монтажа (чип-компоненты, компоненты в корпусе SOT). Они и выводы компонентов, установленных в отверстия, одновременно пропаиваются двойной волной припоя. Возможно также использование в составе одной линии оборудования, обеспечивающего эффективную пайку компонентов (с верхней стороны платы) расплавлением дозированного припоя и пайку (с нижней стороны платы) волной припоя. Необходимо отметить, что в технологическом процессе, реализующем смешанный монтаж, возрастает количество контрольных операций из-за сложности сборки при наличии компонентов на обеих сторонах платы. Неизбежно возрастают также количество паяных соединений и трудность обеспечения их качества. Односторонний выводной и поверхностный монтаж Такая технология носит в мировой практике название технологии оплавления припойных паст (reflow) и является одной из стандартных в технологии монтажа на поверхность (рис. 4). Рис. 4. Односторонний монтаж SMD и ТНТ Сборка модулей такого типа осуществляется следующим образом: на поверхность платы наносится припойная паста, на которую устанавливают SMD-компоненты; затем паста оплавляется в печи, устанавливаются THT-компоненты, проводится пайка волной припоя, после чего осуществляют промывку и контроль собранного модуля. Односторонний выводной монтаж Технология сборки таких печатных плат (рис. 5) является стандартным сборочно-монтажным циклом с применением пайки волной припоя. Этот цикл состоит из операций установки выводных компонентов, их пайки на установке пайки волной и контрольных операций. Установка компонентов может быть как ручной, так и полуавтоматической. Выбор оборудования определяется требуемой производительностью. Автоматизация такого типа монтажа является минимальной, а сама реализация — предельно простой. Рис. 5. Односторонний монтаж ТНТ Данная публикация является первой статьей из цикла, посвященного поверхностному монтажу. Логичным ее продолжением станет освещение вопроса состава производственной линии, на которой реализуется этот вид монтажа: необходимость каждого вида оборудования, его технические характеристики и роль в технологическом процессе, требуемый состав персонала и его квалификация, а также другие вопросы, возникающие при создании сборочно-монтажного производства. 2. Практическая часть 2.1 Назначение, функциональный анализ, технические характеристики и анализ условий эксплуатаций блока управления для микроволновой печи Микроволновая печь 20MWS-803M/W/ RU MG с механическим управлением с мощностью микроволн 800 Вт прекрасно справляется с основными задачами – приготовлением, подогревом и размораживанием продуктов. Модель надежна и проста в управлении, конструкцией предусмотрена возможность выбора необходимого уровня мощности и времени приготовления. Освещаемая камера объемом 20 литров с поддоном 24,5 см.  Конструктивно блок управления делится на плату управления и плату коммутации. По функциональному назначению электрическую схему платы управления можно разделить на: схему формирования синхронизирующих импульсов; схему управления; схему индикации; схему звуковой сигнализации. Общие характеристики нaпpяжeние питания ceти - 220 b ток 50 гц потрeбляемая мощноcть 1250 вт пoлезная мощность 650 вт количество уровней мощности в рабочей камере печи 9 количество программ 3 время работы 1 - 99 минут дискретность задания времени - 1 минута габаритные размеры 540х406х360 мм масса без упаковки не более 27 кг объем 20 л 2.2 Анализ электрической принципиальной схемы устройства По функциональному назначению электрическую схему платы управления А1 можно разделить на: схему формирования синхронизирующих импульсов; схему управления; схему индикации; схему звуковой сигнализации. Схема формирования синхронизирующих импульсов включает в себя: резисторы R5, R6, R10, конденсаторы С6, С8, транзистор VT1, диод VD2. При включении выключателя «СЕТЬ» на резистор R5 и конденсатор С5 подается переменное напряжение 9 В±10%, частотой 50 Гц. Резистор R5 и конденсатор С5 образуют фазосдвигающую цепочку. Переменное напряжение через резистор R6 подается на базу транзистора VT1. Конденсатор С6 и диод VD2 предназначены для защиты транзистора VT1 от помех и перенапряжений. Транзистор VT1, работая в ключевом режиме, формирует на коллекторе положительные прямоугольные импульсы с амплитудой 5 В±5%. Импульсы синхронизации в течении всего времени работы печи поступают на вход Т (вывод 29) микросхемы D2. В состав схемы управления входят: микросхемы D1 — D5; диод VD1; транзистор VT2; кварцевый резонатор BQ1; конденсаторы С1 — С4, С7 — С10; резисторы R1 — R4, R8, R9, R11 — R13. Схема управления представляет собой контроллер, основным элементом которого служит микропроцессор D2. Синхронизация работы микропроцессора осуществляется кварцевым резонатором BQ1. Рабочая частота равна 4608 КГц. В схему синхронизации входят конденсаторы С1, С2 и резистор R4. Конденсатор С3 и диод VD1 используются для формирования логического «0» в момент включения напряжения питания. Вход «RESET» (вывод 4) микросхемы D2 используется для инициализации микропроцессора. Так как микропроцессор работает с внешней памятью, то через резистор RЗ на вывод ЕА (вывод 7) микросхемы D2 подается напряжение +5 В±5%. Два последовательно соединенных инвертирующих элемента D1.1 и D1.2 микросхемы D1 обеспечивают работу на длинную линию. На вывод 1 элемента D1.1 микросхемы D1 через резистор R1 подается напряжение 5 В. С вывода 4 элемента D1.2 микросхемы D1 сигнал логической «1» подается на вход «INT» (вывод 6) микросхемы D2, разрешая работу микропроцессора. При открывании дверцы микроволновой печи вывод 1 элемента D1.1 замкнувшимися контактами «С — Р» микропереключателя SA4 блокировочного устройства А5 подключается к общей шине, и на вход «INT» подается сигнал логического «0». При этом останавливается отсчет заданного времени и прекращается подача напряжения на управляющий электрод симистора А7— V2. Подача СВЧ энергии в камеру печи прекращается. При перегреве магнетрона транзистор VT1 схемы термореле А8 подключает вывод 1 микросхемы D1 к общей шине. Воздействие термореле на схему управления аналогично воздействию дверной блокировки. С выхода Р17 (вывод 34) микросхемы D2 поступает сигнал в схему звуковой сигнализации. Сигнал, управляющий включением магнетрона V1, поступает с выхода Р73 (вывод 16) микросхемы D5 через инвертирующий элемент D1.4 микросхемы D1 на базу транзистора VT2. Сигнал, управляющий включением электропривода через симистор А7, поступает на плату питания А8 с коллектора транзистора VT16. Микропроцессор D2 работает по специально разработанной программе, записанной в микросхему памяти D4. Буферный регистр D3 служит для обеспечения согласованной работы микропроцессора с памятью. Для расширения числа линий вывода микропроцессора D2 служит микросхема D6. С выходов Р10 — Р16 (выводы 27 — 33) микросхемы D2 поступают сигналы, управляющие индицированием сегментов цифровых разрядов индикатора HG1. После подачи напряжения питания микропроцессор осуществляет опрос клавиатуры, который, в свою очередь, осуществляется путем выдачи сигналов логического «0» с выходов Р40 — Р43 (выводы 2 — 5) микросхемы D5 и анализа состояния четырех входных шин Р24 — Р27 (выводы 35 — 38) микросхемы D2. Схема индикации включает в себя: люминесцентный индикатор HG1, транзисторы VTЗ-VT21, резисторы R14 — R52, диод VD3. На транзисторах VT3 — VT21 и резисторах R14 — R51 выполнены транзисторные ключи, через которые микропроцессор осуществляет управление индикатором. Свечение сегментов и элементов индикатора происходит при подаче на них через резисторы R23 — R31, R42 — R52 напряжения +27 В. Диод VD3 необходим для создания напряжения смещения 1 В между катодом индикатора и общей шиной питания. Схема звуковой сигнализации содержит: инвертирующий элемент D1.3 микросхемы D1, пьезокерамический звонок BQ2. Прямоугольные импульсные сигналы с вывода 34 микросхемы D2 через инвертор D1.3 поступают на пьезокерамический звонок, обеспечивая подачу звукового сигнала. Плата коммутации состоит из десяти цифровых кнопок 0 — 9 и пяти кнопок управления «ВРЕМЯ», «РЕЖИМ», «НАГРЕВ», «ЧАСЫ», «СБРОС». 2.3 Анализ конструкции блока управления для микроволновой печи 2.4 Анализ и выбор элементной базы 2.5 Анализ технологичности конструкции изделия. 2.6 Обоснование процесса сборки и монтажа. Разработка маршрутного технологического процесса сборки блока управления для микроволновой печи 2.7 Выбор технологического оборудования для производства устройства. 2.8 Разработка и оформление технологической документации Заключение………………………………………………………………......49 Список литературы…………………………..…………………….…….....50 |