Электромеханические и твердотельные реле

4 Технологический раздел

 

4.1 Разработка технологической  схемы сборки мощного твёрдотельного реле

4.1.1 Анализ технологичности  конструкции при сборке

 

Объектом технологического проектирования является технологический процесс  сборки мощного твёрдотельного реле.

Технологический процесс сборки включает в себя совокупность операций установки, соединения, формообразования и прочих операций, в результате выполнения которых отдельные элементы конструкции, входящие в сборочную единицу, занимают относительно друг друга требуемое положение и соединяются способами, указанными в чертежах изделия. Решение задач обеспечения технологичности конструкций сборочных единиц основано на детальном анализе структуры и конструктивно-технологических свойств изделия.

Наибольшее  влияние на процесс сборки оказывают геометрические функциональные контуры и контуры соединений (заклепочных, болтовых, сварных и т.п.), а также некоторые контуры, обусловленные специфическим назначением изделия (контуры герметизации, теплоизоляции, балансировки и т. п.).

Согласно ГОСТ 14.205–83 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.

На практике изделие может считаться технологичным, если оно удовлетворяет следующим условиям:

• в процессе его изготовления обеспечиваются минимально возможные затраты труда, материалов и в конечном итоге минимальная технологическая себестоимость;
• в процессе технической подготовки производства данного изделия (конструкторской, технологической, материально-технической и планово-организационной) обеспечивается минимум затрат на его проектирование и переналадку производства на его выпуск.

При технико-экономической оценке конструкции приборов и аппаратуры различают следующие виды технологичности: производственную, эксплуатационную, ремонтную, технического обслуживания, технологичность деталей, сборочных единиц и схемных решений.

Для обеспечения  технологичности конструкции сборочной  единицы или прибора в процессе конструирования изделия должны быть выполнены следующие условия:

• полная взаимозаменяемость деталей и узлов сборочной единицы (изделия), то есть конструктивное оформление деталей и узлов, исключающее подгоночные работы в процессе установки;
• обеспечение удобного подхода при использовании  монтажно-сборочных приспособлений, и инструментов;
• обеспечение возможности применения прогрессивных средств технологического оснащения (применение средств автоматизации и механизации сборочных работ);
• обеспечение применения дифференцированных схем сборки за счет рационального членения изделия на агрегаты ,секции, узлы и детали.

Соблюдение этих условий позволяет  широко применять средства автоматизации и механизации сборочных работ и прогрессивные способы организации сборки.

Важным  фактором повышения технологичности  конструкции изделия является преемственность элементов конструкции. Использование во вновь создаваемой конструкции отдельных составных частей ранее созданных изделий, уже освоенных в производстве и проверенных в эксплуатации, существенно снижает трудоемкость изготовления и затраты на подготовку производства, сокращает сроки освоения в производстве и эксплуатации изделия.

Общее число деталей в изделии должно быть минимальным, так как введение в конструкцию контуров разъемов (стыков) требует дополнительных трудовых и материальных затрат на их реализацию в производстве изделия.

Количественная оценка технологичности  может производится с помощью качественных характеристик технологичности и количественных показателей, в соответствии с системой показателей по гост 14.201-84. Количественные показатели делятся на три вида:

• базовые (их значения и отклонения регламентируются для однотипных изделий отраслевыми стандартами и указываются в техническом задании на разработку изделия);
• уровня технологичности (значения вносятся в стандарты или ТУ на конкретное изделие);
• частные.

Расчет указанных  показателей ведут по нижеприведенным  формулам [83].

Коэффициент унификации конструкции  изделия определяется по формуле:

                                        ,  (4.1)

где  Е_у.и. – число унифицированных сборочных единиц в изделии;

 Д_у.и. – число унифицированных деталей, являющихся составными частями изделия и не входящие в Е_у.и;

           Е_и – число сборочных единиц в изделии;

 Д_и – общее число деталей в изделии без учета стандартного крепежа.

Подставим в (4.1) численные значения получим:

.

Коэффициент стандартизации изделия определяется по формуле:

                                    , (4.2)

где  Е_ст.и. – число стандартных сборочных единиц в изделии;

Д_ст.и. – число стандартных деталей, являющихся составными частями изделия и не входящие в Е_ст.и.

Подставим в (4.2) численные значения получим:

.

Коэффициент регулируемости схемы изделия в  элементной базе определим из выражения:

                                  , (4.3)

где  Н_нр.эл.и, Н_р.эл.и – число нерегулируемых и регулируемых элементов в изделии соответственно.

Подставим в (4.3) численные значения получим:

.

Определим коэффициент повторяемости  электрорадиоэлементов (ЭРЭ) в изделии  из формулы:

                                        (4.4)

где   – число типоразмеров ЭРЭ в изделии;

 − число ЭРЭ в изделии.

Подставим в (4.4) численные значения получим:

.

Анализируя  полученные результаты можно сделать определенные выводы: коэффициент регулируемости, стандартизации, унификации схемы, коэффициент повторяемости достаточно велик, что говорит о положительной характеристике технологичности изделия при сборке.

 

4.1.2 Определение организационной  формы сборки мощного твердотельного реле

 

Различают стационарную и подвижную  сборку. В свою очередь, стационарная сборка может быть поточной и непоточной.

Непоточная сборка выполняется  по принципу концентрации и частичной дифференциации. В первом случае сборочный процесс выполняется одним или несколькими рабочими на одном сборочном посту. Такая форма сборки применяется в единичном и опытном производствах. Во втором случае сборочный процесс расчленяют на сборку отдельных сборочных единиц и общую сборку по схеме сборочного состава изделия. Это находит применение в серийном производстве.

При поточной неподвижной сборке каждый рабочий или бригада в технологической  последовательности, переходя с объекта  на объект, с определенным соблюдением такта сборки, выполняет свою операцию. Эту форму сборки применяют для приборов больших габаритов и массы.

Подвижную сборку применяют при  поточном производстве. Обычно в приборостроительной  промышленности в основном применяют  подвижную поточную сборку. При подвижной поточной сборке возможна существенная дифференциация процесса.

Дифференциация процесса сказывается  на точности и производительности. В большинстве случаев при дифференциации процессов ручной и механизированной сборки точность может быть повышена. Это объясняется возможностью сосредоточения внимания на выполнение простой работы (одного перехода) при узкоспециализированном как рабочем, так и контрольном оборудовании в этом случае. При простых операциях сборки, регулировка отсутствует вовсе или является однонаправленной: решаются наиболее простые размерные цепи или функциональные зависимости.

Технологическая дифференциация процесса затруднена или  невозможна, если имеет место погрешность базирования, а также необходима результативная обработка или сложная регулировка. При дифференциации прогресса производительность может быть повышена только в том случае, если в результате механизации (или приобретения рабочих навыков при специализации) снижаются одновременно затраты как машинного (основного), так и вспомогательного времени. Если этого нет, то чрезмерная дифференциация процесса может привести к уменьшению производительности из-за многократной установки, закрепления и снятия изделия.

Примем поточную подвижную  дифференцированную схему сборки.

 

4.1.3 Поузловая сборка  мощного твердотельного реле

4.1.3.1 Общие требования  к сборке мощного твердотельного реле

 

Детали и  кристаллы ЭРЭ, поступающие на сборку, должны быть приняты отделом технического контроля (ОТК) предприятия-изготовителя и соответствовать чертежам и электрическим параметрам.

Сборка сборочных единиц и  установки мощного твердотельного реле в целом должна производиться в последовательности, изложенной в настоящей инструкции технологическом процессе. Технология сборки, регулировки и применяемые при этом приспособления не должны нарушать защитных покрытий деталей и кристаллов ЭРЭ.

 

 

 

 

4.1.3.2  Разработка  технологической   схемы  сборки  мощного твердотельного реле

 

Технологическая схема сборки состоит  из следующих операций, согласно источнику [84]:

1 Разделение монтажной платы.

На данной операции производится раскрой  листа керамической пластины на платы, которая осуществляется методом срайбирования.

2 Наклейка фотовольтаической матрицы  и ДМОП-транзисторов.

Производится наклейка (клей ВК-9) кристаллов на керамическую подложку согласно сборочному чертежу платы для постоянного и переменного тока.

3 Разварка межсоединений.

Производится разварка проводом АК0,9ПМ-35 и АК0,9ПМ-60 на установке «Контакт-3А» фотовольтаической матрицы и ДМОП-транзисторов согласно сборочному чертежу платы микросхемы для переменного и постоянного тока.

4 Контроль прочности сварных  соединений.

Проверяется 6 межсоединений для  схемы переменного тока и 4 межсоединений для схемы постоянного тока, разрывное усилие не менее 8 грамм.

5 Заливка фотовольтаической матрицы компаундом СИЭЛ 159-254.

6 Наклейка ИК-диода.

Наклейка ИК-диода производится перпендикулярно фотовольтаической матрице, после заливается компаундом СИЭЛ 159-254.

7 Наклейка платы на основание  корпуса.

Наклейка осуществляется с помощью  клея ВК-9. Ориентация платы производится согласно ключу корпуса.

8 Разварка межсоединений.

Разварка ИК-диода и контактных площадок 1 и 4 производить проводом АК0,9ПМ-35, разварку контактных площадок 2 и 3 производить проводом АК0,9ПМ-60.

9 Контроль прочности сварных  соединений.

Проверяется 6 межсоединений, разрывное  усилие не менее 8 грамм.

10 Контроль внешнего вида.

Контроль производится визуально  под микроскопом при х4 увеличении. Не допускается попадание клея на поверхность кристалла оптопары и ДМОП-транзисторов и на контактные площадки платы.

11 Заливка белым компаундом.

Заливается ИК-диод и фотовольтаическая  матрица, эта операция необходима для ограничения излучения ИК-диода.

12 Термотренировка.

Производится при температуре +125°С, не менее 48 часов под предельно-допустимой нагрузкой, данная операция заключатся в определении внутренних дефектов кристаллов ДМОП-транзистора и оптопары.

13 Герметизация.

Производится на установке лазерной сварки «А.306.24». Сущность герметизации лазерной сваркой состоит в совместном оплавлении соединяемых материалов под действием интенсивного светового потока. Основное достоинство  – возможность концентрации сравнительно больших энергий на малых поверхностях в короткие промежутки времени, т.е. высокая локальность процесса нагрева.

14 Термоциклирование.

Проводится 10 циклов по 30 минут при температуре  от минус 60 до +125°С. Операция необходима для выявления внутренних дефектов микросхемы: качества сварки, комплектующих материалов, кристаллов оптопары и ДМОП-транзисторов.

15 Проверка  на воздействие линейных ускорений.

Производится  при ускорении 20000g. Операция необходима так же для выявления внутренних дефектов микросхемы: качества сварки, комплектующих материалов, кристаллов оптопары и ДМОП-транзисторов.

16 Функциональный  контроль

Производится проверка работоспособности реле

17 Контроль  статических параметров при нормальных  условиях.

Контролируется  минимальный входной ток включения  реле, токи утечки выходных ДМОП-транзисторов, сопротивление открытого канала ДМОП-транзисторов, напряжение изоляции и т.д.

18 Контроль динамических параметров.

Контроль времени включения  и выключения реле.

19 Контроль тепловых характеристик.