Кафедра Автоматики, контроля и диагностики

Стр 1 из 4Следующая ⇒

Кафедра Автоматики, контроля и диагностики

Реферат на тему:

«Основы технологического проектирования элементов автоматики»

Выполнил:

студент группы ЭиА С-13

Чибисов Н.

Проверил:

Мурачев Е.Г.

Обнинск, 2016 г.

Основы проектирования технологических процессов

Виды технологических процессов

Технология и качество изделия

Технологическая себестоимость

Технология изготовления микросхем

Основные технологические этапы и операции

Электрический монтаж и герметизация корпусов

Основы проектирования технологического процесса

Под проектированием понимается процесс разработки описания, необходимого для создания в заданных условиях еще не существующего объекта на основе его чертежа.

Существует три стадии разработки технологических процессов.

1. Техническое задание содержит технические требования к технологической документации, степени ее детализации, исполнителям, источникам финансирования. Производятся ориентировочные расчеты технико-экономической эффективности проектных решений. Утвержденное ТЗ является основанием для разработки технического проекта.

2. Технический проект – это стадия разработки проектного маршрутного технологического процесса с принятием основных принципиальных технических и организационных решений, он (после рассмотрения и утверждения) является основанием для детальной разработки.

3. Рабочий проект – стадия, в которой в зависимости от степени детализации разрабатывается рабочие маршрутно-операционные или операционные технологические процессы.

Технологическое проектирование является итерационным процессом, связанным с многократным пересмотром и углублением решений, принятых на более ранних стадиях.

В настоящее время в машиностроении имеет место все три вида проектирования технологических процессов: неавтоматизированное, автоматизированное и автоматическое.

В основу разработки технологических процессов заложены технический, экономический, социальный принципы.

Разрабатываемый технологический процесс должен оптимально сочетать наиболее полные возможности оборудования, режущего инструмента, приспособления и другой технологической оснастки при оптимальных режимах обработки, минимальных затратах, то есть при наименьшей технологической себестоимости. Технологический процесс должен использовать прогрессивные методы обработки, удовлетворять требованиям чертежей и техническим условиям, должен быть гибким, обеспечивать повышение производительности, культуры производства, экологической безопасности.

Исходными данными для проектирования единичного технологического процесса являются: основная (базовая) и справочно-руководящая документация.

Основная документация: производственная программа, определяемая программой выпуска изделия, в которую входит конкретная деталь; чертеж сборочной единицы; спецификация; рабочий чертеж детали, выполненный в соответствии с требованиями ЕСКД.

Справочно-руководящая документация: справочные, нормативные материалы и литература; каталоги и паспорта оборудования; альбомы приспособлений и другой технологической оснастки; ГОСТы, стандарты, нормали; нормативы режимов резания; методическая и прикладная информация по управлению технологическими процессами; программное обеспечение ЭВМ; нормативы технического нормирования; тарифно-квалификационные справочники; информация о передовых достижениях в области техники и технологий.

Если технологический процесс разрабатывается для действующего производства, необходимо располагать сведениями об имеющемся оборудовании, его состоянии, коэффициенте загрузки, производственных площадях.

Герметизация элементов, узлов, устройств или всего прибора. При этом способе защиты в зависимости от степени чувствительности тех или иных элементов или узлов к воздействию агрессивной среды и от их конструктивных особенностей применяют различные способы герметизации, отличающиеся как методом исполнения, так и сложностью и стоимостью.

Известны способы герметизации с помощью изоляционных материалов и непроницаемых для газов оболочек.

Герметизация аппаратуры

Герметизация РЭА является надежным средством защиты от воздействия от пыли, влажности и вредных веществ окружающей среды.

Модули конструкции первого уровня защищают покрытием лаком, заливкой эпоксидной смолой, пропиткой, особенно моточных изделий, опрессовкой герметизирующими компаундами на основе органических (смол, битумов) или неорганических (алюмофосфатов, металлометафосфатов) веществ. Герметизация компаундами улучшает электроизоляционные и механические характеристики модуля. Однако низкая теплопроводность большинства компаундов ухудшает отвод теплоты и делает невозможным ремонт.

Полная герметизация путем помещения изделия в герметичный кожух является самым эффективным способом защиты, но и дорогим. При этом возникает необходимость в разработке специальных корпусов, способов герметизации внешних электрических соединителей, элементов управления и индикации. Стенки герметизируемых изделий должны противостоять значительным усилиям из-за разницы давлений внутри и снаружи изделия. В результате увеличения жесткости конструкции возрастает ее масса и размеры.

Существует большое разнообразие способов герметизации. Широко применяются упругие уплотнительные прокладки для всех элементов конструкции по периметру изделия. Проход воздуха через уплотнения при сжатии прокладки на 25...30 % от ее первоначальной высоты происходит только за счет диффузии. В качестве материала прокладок используют резину, обладающую высокой эластичностью, податливостью и способностью проникать в мельчайшие углубления и неровности. Влага со временем проникает через все органические материалы, поэтому изделия с прокладками из органических материалов обеспечивают защиту от водяных паров лишь на протяжении нескольких недель.

Постоянства относительной влажности в определенных пределах внутри герметичного аппарата можно добиться введением внутрь изделия веществ, активно поглощающих влагу. Подобными веществами являются силикагель, хлористый кальций, фосфорный ангидрид. Они впитывают влагу до определенного предела. Например, силикагель поглощает около 10 % влаги от своей сухой массы.

В особых случаях в качестве материалов прокладок применяют медь и нержавеющую сталь с алюминиевым или индиевым покрытием. Такие прокладки чаще всего выполняются трубчатыми с внешним диаметром 2-3 мм при толщине стенок 0,1-..0,15 мм. Усилие поджатия при герметизации металлическими прокладками составляет 20...30 кг на 1см длины прокладки.

При жестких требованиях к герметичности корпуса изделия герметизацию выполняют сваркой или пайкой по всему периметру корпуса. Конструкция корпуса изделия должна допускать неоднократное выполнение операций разгерметизации/герметизации. В углубление корпуса устанавливается прокладка из жаростойкой резины, на которую укладывается стальная луженая проволока, которая припаивается к корпусу, образуя шов. При разгерметизации изделия шов нагревают, и припой вместе с проволокой удаляется.

При герметизации внутренний объем герметизируемой аппаратуры заполняется инертным газом (аргоном или азотом) с небольшим избыточным давлением. Закачка газа внутрь корпуса осуществляется через клапаны-трубки с последующей герметизацией. Продувка азотом обеспечивает очистку полости корпуса от водяных паров.

Элементы управления и индикации герметизируются резиновыми чехлами, мембранами, электрические соединители - установкой на прокладки, заливкой компаундами.

Выбор способа герметизации определяется условиями эксплуатации, применяемыми материалами и покрытиями, требованиями к электрическому монтажу. Окончательное решение о выборе способа герметизации принимается после проведения натурных испытаний РЭА в камерах влажности.

4 Технические требования

4.1 Общие технические требования

4.1.1 Монтаж элементов аппаратуры следует производить в соответствии с требованиями настоящего стандарта по нормативной документации (далее - НД) на аппаратуру конкретного типа и конструкторской документации (КД), утвержденных в установленном порядке.

4.1.2 Требования к разделке и креплению жил монтажных проводов должны соответствовать ГОСТ 23587.

4.1.3 Требования к разделке и соединению экранов проводов должны соответствовать ГОСТ 23585.

4.1.4 Требования к жгутам должны соответствовать ГОСТ 23586.

4.1.5 Маркировка проводов и изделий электронной техники (ИЭТ) должна соответствовать требованиям ГОСТ 23594.

4.1.6 Маркировочные знаки, наносимые согласно КД на шасси и ИЭТ, должны быть четкими и удобными для чтения.

4.1.7 Монтаж должен обеспечивать работу аппаратуры в условиях воздействия на нее внешних факторов по ГОСТ 15150 и ГОСТ 25467.

4.1.8 Производственные помещения сборки и монтажа должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.005 и действующим технологическим и санитарным нормам.

4.1.9 Технические требования к монтажу аппаратуры должны быть указаны в КД ссылкой на настоящий стандарт.

Пример ссылки:

«Технические требования к монтажу - по ГОСТ 23592-96»

4.1.10 ИЭТ, провода, материалы и комплектующие изделия, применяемые при монтаже, должны соответствовать требованиям стандартов и другим НД на них и быть разрешенными к применению.

4.1.11 Конструкция и монтаж аппаратуры должны обеспечивать возможность доступа к ее элементам с целью осмотра, проверки, замены и подключения контрольной аппаратуры.

Подвижные части блоков не должны касаться проводов. Расстояния между ними оговаривают в КД.

4.1.12 При монтаже следует принимать следующие конструктивные меры для уменьшения влияния одних цепей на другие:

- длина монтажных проводов высокочастотных и импульсных цепей должна быть наименьшей, для чего элементы высокочастотных цепей, связанные между собой, должны быть расположены в непосредственной близости, и соединения между такими элементами должны быть кратчайшими;

- отдельные провода, наиболее подверженные воздействию помех или сами их создающие, должны быть экранированы или свиты;

- неэкранированные провода высокочастотных цепей при их пересечении следует располагать, по возможности, под углом, близким к 90°. При параллельном расположении такие провода должна быть максимально удалены друг от друга, разделены экраном или свиты.

Требования данного пункта должны быть указаны в КД.

4.1.13 Расстояние между неизолированными токоведущими поверхностями аппаратуры должно быть не менее 2,0 мм.

Расстояние между неизолированными токопроводящими поверхностями при монтаже должно быть не менее 1,0 мм. Это расстояние допускается уменьшать до 0,4 мм в случае покрытия этих поверхностей электроизоляционными лаками или компаундами.

Требования к монтажу проводов, жгутов и кабелей

4.2.1 Монтажные провода по площади сечения должны соответствовать току нагрузки и допускаемому падению напряжения, обладать необходимой механической и электрической прочностью.

Предпочтительно применять провода с изоляцией, стойкой к воздействию клеев, влагозащитных лаков и растворителей, а также к влиянию внешних воздействующих факторов (температуры, влажности, ионизирующего воздействия).

4.2.2 Не допускается применять монтажные провода с поврежденной изоляцией, надрезами жилы провода и другими дефектами, снижающими их механическую и электрическую прочность.

Не допускается деформация и повреждение изоляции проводов в момент захвата инструментом, наличие заусенцев на токопроводящих жилах.

4.2.3 Неизолированные провода, применяемые при монтаже, должны иметь антикоррозионное покрытие.

4.2.4 Минимальный радиус изгиба проводов должен быть не менее значения, указанного в ТУ на них. При отсутствии таких указаний радиус изгиба должен быть не менее двукратной величины наружного диаметра.

4.2.5 Монтажные провода, жгуты и кабели должны быть прикреплены к элементам конструкции и не должны располагаться на острых кромках и ребрах шасси, узлов и аппаратуры. В случае, если это выполнить невозможно, допускается прокладка проводов, жгутов и кабелей на ребрах и кромках шасси при условии обеспечения мер, предохраняющих провода, жгуты и кабели от повреждений (обмотка лентами, применение изоляционных прокладок, трубок).

4.2.6 Соединение проводов одного с другими, а также проводов с выводами ИЭТ и выводов ИЭТ между собой должно быть выполнено с помощью контакт-деталей.

4.2.7 Монтажные провода, плоские кабели в местах соединения перед пайкой должны быть механически закреплены.

4.2.8 Общая площадь сечения жил проводов и выводов ИЭТ, присоединяемых к контакт-деталям, не должна превышать наименьшей площади сечения контакт-детали.

4.2.9 Жгуты, кабели или отдельные провода, перемещаемые в процессе работы, должны быть выполнены из гибких многожильных проводов типа МГШВ, МС16-13 и т.д. и не должны касаться неподвижных частей приборов.

4.2.10 Если в гибком кабеле имеются экранированные провода, то все экраны должны быть спаяны между собой и заведены на контакт «земля», если иное не оговорено в КД.

4.2.11 Монтаж токопроводящих жил ленточных проводов необходимо производить только при фиксированном положении ленточного провода.

4.2.12 Плоскость резания заготовки кабеля должна быть перпендикулярна относительно оси токопроводящих жил.

4.2.13 При снятии изоляции с ленточных проводов с многопроволочными жилами скрутку проволок необходимо сохранить.

Требования к монтажу ИЭТ

4.3.1 В процессе монтажа аппаратуры должны быть приняты меры по защите полупроводниковых приборов от воздействия статического электричества согласно нормативному документу на конкретное изделие.

4.3.2 Жгуты, кабели и выводы ИЭТ, при необходимости, перед установкой должны быть отрихтованы с соблюдением требований НД.

4.3.3 При рихтовке выводов ИЭТ следует обеспечить неподвижность участка вывода длиной не менее 1,0 мм от корпуса.

4.3.4 Формовку выводов ИЭТ производить таким образом, чтобы в месте выхода из корпуса (изолятора) вывод не испытывал механических усилий выше значений, установленных НД на ИЭТ.

4.3.5 При рихтовке, формовке, установке и креплении ИЭТ не допускается повреждение покрытия выводов, за исключением следов (отпечатков) инструмента, не нарушающее их покрытия (оголение основного материала) и не снижающее механическую прочность.

4.3.6 Формовка выводов ИЭТ (при отсутствии в государственных стандартах и технических условиях на них требований к расстоянию от корпуса ИЭТ до центра радиуса изгиба вывода к радиусу изгиба) должна быть выполнена со следующими размерами:

а) расстояние от корпуса ИЭТ до центра радиуса изгиба вывода, мм, не менее:
1) для полупроводниковых приборов .......................................................................................	2,0
2) для резисторов и конденсаторов при диаметре (толщине) вывода до 1 мм включительно	1,0
3) для резисторов и конденсаторов при диаметре (толщине) вывода свыше 1 мм ..............	1,5
4) для дросселей ..........................................................................................................................	5,0
б) радиус изгиба, мм, не менее:
1) при диаметре (толщине) вывода до 0,5 мм включительно ................................................	0,5
2) свыше 0,5 до 1,0 мм включительно ......................................................................................	1,0
3) при диаметре (толщине) вывода свыше 1,0 до 1,5 мм включительно ..............................	1,5
4) при диаметре (толщине) вывода свыше 1,5 м ......................................................................	1,0-1,5 диаметра вывода

4.3.7 При увеличении плотности монтажа и расположении ИЭТ вплотную к шасси на корпуса и выводы ИЭТ должны быть надеты электроизоляционные трубки, что необходимо отразить в КД. В этом случае должен быть выдержан допустимый для ИЭТ температурный режим.

4.3.8 Внутренний диаметр электроизоляционной трубки следует выбирать таким, чтобы обеспечить плотную посадку ее на корпус ИЭТ. Длина трубки должна превышать длину корпуса ИЭТ на 0,5-1,0 мм с каждой стороны.

4.3.9 ИЭТ необходимо механически крепить к контакт-детали с последующей пайкой, а в случае необходимости - дополнительно при помощи хомутов, скоб, держателей, заливки компаундом, установки на клей.

4.3.10 Способ дополнительного крепления ИЭТ выбирают исходя из требований ТУ на ИЭТ, их весовых, габаритных и конструктивных характеристик, а также условий эксплуатации аппаратуры и указывают в КД.

4.3.11 Механическое крепление выводов ИЭТ следует осуществлять выполнением не менее одного оборота вокруг контакт-детали, шины или вставлением в отверстие плоского контакта с плотным обжатием вывода. Изгиб контакт-детали не допускается.

4.3.12 Выводы ИЭТ, провода должны свободно без усилия входить в монтажные отверстия, армированные заклепками, с обязательной последующей подгибкой вывода, провода.

4.3.13 Количество выводов ИЭТ (в том числе жил проводов), закрепляемых на контакт-детали, следует определять в зависимости от длины контакта, диаметров выводов ИЭТ (проводов) и механической прочности контакт-детали. Количество их должно быть не более четырех.

4.3.14 Расстояние от торца цилиндрического контакта до закрепленного вывода ИЭТ провода должно быть не менее 0,5 мм. Расстояние от платы до закрепленного цилиндрического вывода провода должно быть не менее 1,0 мм, а до плоского вывода - не менее 0,5 мм.

4.3.15 Каждый вывод ИЭТ и жила провода должны быть закреплены на контакт-детали отдельно. Не допускается скручивать выводы ИЭТ, провода друг с другом и выводы ИЭТ с жилами проводов.

4.3.16 Выводы ИЭТ, подбираемого при настройке и регулировке прибора, следует паять без механического крепления на полную их длину. После выбора ИЭТ его выводы должны быть отформованы и механически закреплены к контакт-детали.

4.3.17 Свободные выводы реле и трансформаторов использовать в качестве контакт-детали не допускается.

Требования к монтажу соединителей

4.4.1 Монтаж проводов в соединители не должен изменять усилие сочленения и расчленения вилки с розеткой более чем это разрешено нормативным документом (НД) на отсутствующий тип соединителя. Монтаж соединителей с плавающими контактами, а также заливку соединителей герметиками следует производить с ответной технологической частью соединителей, если нет других указаний в НД.

4.4.2 Хвостовики контактов соединителей для объемного монтажа должны обеспечивать прочное соединение с проводами одним из следующих методов: пайкой, обжимкой, накруткой. Конкретный метод монтажа и количество перепаек указаны в НД.

4.4.3 Монтаж соединителей, конструкция которых не предусматривает крепление ленточного провода, зона пайки заливается компаундом, следует выполнять в приспособлении, фиксирующем ленточный провод относительно соединителя.

4.4.4 Хвостовики контактов соединителей для объемного монтажа должны допускать присоединение проводов с указанным в НД сечением.

4.4.5 Соединители, поступающие на монтаж, должны быть расконсервированы.

4.4.6 В процессе пайки соединителей должны быть приняты меры, исключающие попадание припоя и флюса на контактную часть гнезд и штырей.

4.4.7 После проверки качества пайки хвостовики контактов должны быть защищены изоляционными трубками или покрыты герметиком или компаундом. Трубки должны одновременно защищать места оголения жил проводов и кабелей, а также хвостовиков контактов. Не допускается повреждение трубок, надеваемых на хвостовики контактов и фиксаторы.

Требования к пайке монтажных соединений

4.5.1 Материалы, применяемые при монтаже, должны по своему составу и качеству отвечать всем требованиям, оговоренным в соответствующих государственных стандартах.

4.5.2 Применяемые материалы должны иметь сертификаты с указанием даты изготовления, марки и срока годности.

4.5.3 Токопроводящие жилы следует лудить по всей поверхности пайки. Допускается нелуженый участок жилы на расстоянии до 1 мм от торца изоляции.

4.5.4 Не допускается деформация жил в месте перехода от луженого участка к нелуженому.

4.5.5 Луженая поверхность токопроводящих жил, выводов элементов должна быть блестящей или светло-матовой. Наличие пор и наплывов в виде острых выступов не допускается.

4.5.6 Пайку монтажных соединений в аппаратуре следует производить после механической сборки и проверки элементов схемы на соответствие требованиям КД.

4.5.7 Запрещается пайка проводов с необлуженными концами к хвостовикам соединителей.

4.5.8 Хвостовую часть контакта соединителя необходимо облудить, если она не была предварительно облужена.

4.5.9 Хвостовики контактов соединителей по истечении срока гарантированной паяемости перед монтажом должны быть подвергнуты предварительному горячему лужению.

4.5.10 Припой и флюс для пайки должны выбираться в зависимости от подвергаемых пайке материалов, допускаемого нагрева элементов монтажа и рабочих температур и указываться в КД.

В качестве основных следует применять припои марок ПОС 61 и ПОС 61М по ГОСТ 21930.

4.5.11 При флюсовании попадание флюса внутрь ИЭТ на контактные части соединителей не допускается. При пайке ячеек и блоков, имеющих в конструкции негерметичные ИЭТ, их следует располагать в положении, исключающем затекание флюса внутрь ИЭТ и попадание на поверхности соприкасающихся контактов реле и соединителей.

При использовании трубчатых припоев и паяльных паст дополнительное флюсование можно не производить.

4.5.12 Стержень электропаяльника должен быть очищен от нагара, облужен и иметь ровную поверхность без заусенцев.

4.5.13 Форму стержня электропаяльника и угол заточки следует выбирать в зависимости от конструкции паяемого узла.

4.5.14 Проверку температуры стержня электропаяльника следует проводить не менее двух раз в смену: перед началом работы и после перерыва с отметкой в документе установленной на предприятии формы, а также при его замене, заточке или изменении режима пайки.

4.5.15 Температура пайки должна соответствовать интервалу температурной активности флюса и припоя и не превышать предельно допустимых значений, указанных в НД на элементы конкретных типов.

При отсутствии таких указаний температура паяльного жала должна быть для припоя ПОС 61 и ПОС 61М от 240 до 280 °С.

4.5.16 Время пайки и лужения выводов ИЭТ не должно превышать значения, указанного в НД на элементы конкретных типов. При отсутствии таких ограничений длительность процесса должна быть не более 5 с.

4.5.17 Расстояние от корпуса ИЭТ до места пайки (луженой поверхности) вывода должно быть не менее значения, указанного в НД на элементы конкретного типа. При отсутствии таких указаний это значение должно быть не менее 1 мм.

4.5.18 При ступенчатой пайке монтажных соединений каждую последующую пайку следует производить припоем, температура плавления которого должна быть на 30-40°С ниже температуры плавления припоя, которым выполнена предыдущая пайка, или тем же припоем, при этом не допускается распайка ранее образованного шва.

4.5.19 Паяные соединения не должны иметь трещин, крупных пор, острых выступов, грубых зерен, выпуклых галтелей, наплывов, крупных игольчатых и дендритных образований, перемычек припоя. Пайка должна быть, по возможности, скелетной, т.е. под припоем должен быть виден контур паяных выводов и проводов. Допускается неполная заливка припоем отверстий диаметром более 3 мм.

Поверхность припоя по всему периметру паяного шва должна быть непрерывной, гладкой, глянцевой, без темных пятен и посторонних включений.

Допускается матовая или блестящая с матовыми пятнами поверхность припоя в паяном соединении с серебряным, золотым, никелевым, оловянно-висмутовым, кадмиевым покрытиями.

Допускается «позеленение» вблизи мест пайки и под изоляцией для медных проводов типа МГТФ, МП 17-11 и др., не имеющих покрытия.

4.5.20 Поверхность паяных соединений следует очищать тканью из безворсового материала или кистью, смоченными этиловым спиртом или спиртонефрасовой (спиртобензиновой) смесью в соотношении 1:1. При этом следует применять нефрас С3-180/120 (бензин БР-1) по НД, этиловый спирт по ГОСТ 18300.

Допускается применение других материалов и способов очистки, не снижающих качество соединений.

Очистку паяных соединений следует производить после каждой пайки или группы паек.

Моющая жидкость не должна попадать внутрь негерметичных элементов аппаратуры.

Требования к непаяным методам монтажа

4.6.1 При монтаже методом накрутки применяют немодифицированные, модифицированные и бандажные соединения. Вид соединения должен быть определен в технических требованиях чертежа.

4.6.2 Ориентировочную длину снятия изоляции с участка провода, подлежащего накрутке, следует определять в зависимости от количества витков в соединении, размеров контактного штыря и диаметра накручиваемого провода.

4.6.3 При выполнении монтажа накруткой провода между контактами штырей следует укладывать без натяжения.

4.6.4 При выполнении монтажа накруткой не допускается:

- выполнять соединение проводом, выпрямленным после раскрутки соединения;

- деформировать соединения (обжимать, сдвигать витки и т.п.);

- нахлест витков друг на друга в соединении.

4.6.5 Конец последнего витка соединения, выполненного накруткой, должен плотно прилегать к контактному штырю.

4.6.6 Длину снятой с конца обжимаемого провода изоляции определяют геометрическими размерами хвостовика контакта. Рекомендуемое значение длины снятой изоляции для контактов, наиболее часто применяемых при обжиме, - 4...5 мм.

4.6.7 Выступание конца обжимаемого провода при выходе из хвостовика контакта должно быть не более 1,5 мм.

4.6.8 Поверхность хвостовика контакта после обжатия не должна иметь трещин, заусенцев, острых кромок, нарушений покрытий.