Сварка. Склеивание. Производство электронных узлов и приборов. Виды испытаний

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

Курс лекций:

Технология сборки приборов

Лекция 1

Основные понятия и определения

Сборкой называется техпроцесс (ТП) координирования и соединения сборочных элементов в соответствии с заданными техническими условиями. Сборка - заключительный этап изготовления (30…60% общей трудоемкости). Для выполнения сборки на предприятиях организуются сборочные и испытательные цехи, в которых проводятся работы:

Комплектовка деталей и узлов.

Механическая и электрическая сборка.

Регулировка, наладка, настройка.

Проверка, контроль, испытания.

Очистка, промывка, окраска и другие работы, перемножающиеся со сборкой.

Основные особенности сборки зависят от конструкции изделия, а общими являются следующие:

Большая номенклатура продукции сборочных цехов.

Малые размеры и вес деталей и узлов, высокая абсолютная точность, утомляемость рабочих.

Более затруднительно осуществление взаимозаменяемости.

Большое количество проверочных, регулировочных и пригоночных работ.

Многообразие операций сборочного процесса.

Организационной формой сборки называется принятая форма связей между отдельными операциями сборочного ТП в определенных условиях производства.

Различают 2 формы сборки:

1. Стационарную, которая может быть:

а) Концентрированная - изделия собирают на одном рабочем месте, квалификация высокая, характерна для единичного и мелкосерийного производства.

б) Дифференцированная - имеет 2 этапа:

- собирают узлы изделия на одном рабочем месте - узловая сборка.

- собирают из узлов изделие - cерийное производство.

2. Подвижная сборка характеризуется перемещением объекта сборки по рабочим местам в соответствии с последовательностью операций и осуществляется со свободным ритмом, то есть от одного рабочего места к другому перемещается по мере выполнения операций (серийное производство) и с принудительным ритмом - операции выполняются в точно установленное время с последующей передачей узла или изделия на другую операцию конвейером (крупносерийное и массовое производство).

Таким образом выбор той или иной организационной формы сборки зависит от программы выпуска или размера партии изделий N, трудоемкости, сложности и конструктивных особенностей, условий взаимозаменяемости и т.д.

Исходными данными для разработки ТП сборки являются:

Конструкторские документы на изделие (КД) (сборочные чертежи, спецификации, принципиальная электрическая схема, схема соединений и т.д.).

Технические условия (ТУ): назначение изделия, условия эксплуатации, технические требования, контроль и параметры контроля, методы и средства контроля, условия годности и приемки, маркировки, упаковки, хранения, транспортировки, особенности выполнения отдельных сборочных операций.

Годовая программа N выпуска или размер партии. Влияет на содержание ТП и детальность его разработки.

Руководящий технический материал (РТМ)(ГОСТы ЕСКД, ЕСТД, ЕСТПП, справочники, нормали и стандарты на инструмент и приспособления и т.д.).

Последовательность разработки ТП сборки

состоит из следующих этапов:

Определение сборочного состава изделия.

Выбор организационной формы сборки.

Выбор метода сборки для обеспечения заданной точности сборки.

Разработка технологического маршрута.

Выбор оборудования.

Выбор нормализованной и создание специальной технологической оснастки.

Выбор вспомогательных материалов.

Установление режимов выполнения операций.

Определение разряда работ.

Определение норм времени.

Оформление технологической документации.

Рассмотрим основные из этапов.

Этап 1.

На основании анализа конструкторских документов устанавливается сборочный состав изделия.

Оно расчленяется на сборочные единицы (узлы), позволяющие вести их сборку независимо друг от друга, выделяют базовые детали, определяются источники комплектования элементов.

Затем составляется схема сборочного состава; которая бывает ступенчатая или веерного типа и с базовой деталью.

Ступенчатая



Рисунок 1

По этой схеме определяют:

1.Минимальный сборочный состав последовательных ступеней

S1=S0+S0=2S0

S2=S1+S0

S3=S2+S0

…

Sn=Sn-1+S0

2.Степень сложности сборочного состава

Иn=Sn+1

3.Общее количество сборочных единиц схемы сборочного состава

mi - количество сборочных единиц i - той ступени сборки

4.Коэффициент расчлененности данного процесса сборки характеризует коэффициент М, при

М>1 - концентрация операций,

М<1 - дифференциация операций.

М=N/Q,

где N - количество операций сборки

2.Схема сборки с базовой деталью

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

Рисунок 2

сборочный процесс пайка проводник

Дает представление о последовательности сборки и способах соединений.

Структура сборочного процесса

Операция - основная часть ТП выполняемая над одной сборочной единицей одним рабочим.

Установ - часть операции, которая производится при одном положении базовой детали, с нее начинают сборку, а поверхности будут в последствии использованы при установке готового изделия или при креплении узла к ранее собранным узлам. Если перемена положения базовой детали в процессе сборки производится с применением механизированных средств, поворотных столов и т.п., то установы заменяются позициями.

Переход - часть операции, выполняется

Над определенным местом соединения.

При использовании одних и тех же инструментов и приспособлений.

При неизменном методе выполнения работы.

Приемы - переходы расчленяются на приемы. Прием - совокупность отдельных движений в процессе выполнения сборки.

Лекция 2

Этап 2. Выбор орг. формы сборки зависит от особенностей изделия, программы, условий взаимозаменяемости и выше рассмотрели. В приборостроении применяется преимущественно подвижная (поточная) сборка. Такт выпуска t [мин] при сборке с принудительным движением собираемого изделия определяется

t=F/N,

F - фонд рабочего времени за запланированный период,

N - программа.

Этап 3. Выбор метода сборки.

Методом сборки называется принятый метод обеспечения заданной точности выходных параметров изделия в процессе производства при определенных требованиях взаимозаменяемости. На точность прибора (выходной параметр) влияют геометрические и физические погрешности сборочных единиц, входящих в изделие. Методы обеспечения точности сборки рассмотрим на примере обеспечения точности геометрических параметров.

Если рассматривать изделие как одну или несколько взаимосвязанных размерных цепей, то линейные или другие параметры комплектующих деталей будут составляющими звеньями размерной цепи, а размеры и отклонения замыкающих звеньев будут характеризовать величины отклонения выходных параметров.

Геометрические расчеты допустимых ошибок взаимосвязанных размеров выполняются с использованием теории размерных цепей. Размерной цепью называется совокупность взаимосвязанных размеров, образующих замкнутый контур и определяющих взаимное положение поверхностей одной или нескольких деталей. Замкнутость размерной цепи приводит к тому, что размеры, входящие в размерную цепь, не могут назначаться независимо, т.е. значение и точность по крайней мере одного из звеньев определяется остальными.

Звеном называется каждый из размеров, образующих размерную цепь.

Любая размерная цепь имеет одно исходное (замыкающее) звено и 2 или более составляющих звеньев. Исходным звеном называется звено, к которому предъявляется основное требование точности, определяющее качество изделия в соответствии с ТУ. Понятие исходное звено используется в проектном расчете. В процессе обработки или сборки изделия замыкающее звено получается обычно последним, замыкая размерную цепь. В этом случае оно - замыкающее. Это понятие используется в поверочном расчете размерной цепи. Таким образом замыкающее звено непосредственно не выполняется, а представляет собой результат выполнения всех остальных звеньев цепи.

Составляющими звеньями называются все остальные звенья, с изменением которых изменяется замыкающее звено.

Замыкающее звено обозначают индексом У. Размерные цепи изображаются в виде размерных схем.

Увеличивающие составляющие звенья - с увеличением которых увеличивается замыкающее звено.

Уменьшающие составляющие звенья - с увеличением которых уменьшается замыкающее звено.

Размерные цепи бывают линейные, плоские и пространственные. Технологические задачи решаемые с помощью размерных цепей:

Анализ правильности простановки размеров и отклонений на рабочих чертежах;

Расчет межоперационных размеров, припусков и допусков, пересчет конструктивных размеров на технологические (при несовпадении конструктивных и технологических баз);

Обоснование последовательности технологических операций при изготовлении и сборке изделий:

Обоснование и расчет необходимой точности приспособлений:

Выбор методов и средств измерений.

Для проведения размерного анализа кроме размерной схемы составляется уравнение размерной цепи (вытекающее из условия замкнутости):

-АУ+о1А1+ о2А2+…+ оm+nАm+n=0,

А - номинальные размеры звеньев размерной цепи,

о - коэффициент, характеризующий расположение звеньев по величине и направлению (передаточное отношение),

m - число увеличивающих звеньев оi=+1,

n - число уменьшающих звеньев оi=-1.

Для линейных цепей |о1|=|о2|=…=1,

То есть АУ=, например на рис.3) АУ =- А1 + А2 - А3.

Размерные цепи используют для решения прямой и обратной задач, отличающихся последовательностью расчетов:

Прямая задача. По заданному номинальному размеру и допуску исходного звена определить номинальное значение и допуск всех составляющих звеньев. Проектный расчет.

Обратная задача. По установленным номинальным размерам, допускам и предельным отклонениям составляющих звеньев определить номинальный размер, допуск и предельные отклонения замыкающего звена. Проверочный расчет.

Методы достижения заданной точности при сборке

Расчеты размерных цепей могут проводиться:

методом max-min, при котором учитываются только предельные отклонения составляющего звена,

вероятностным методом, при котором учитываются законы рассеяния размеров деталей и случайный характер их сочетания на сборке.

Метод полной взаимозаменяемости.

Детали соединяются на сборке без пригонки, регулирования и подбора. Значения замыкающего звена не выходят за допуск. Расчет размерной цепи методом max-min.

Преимущества: простота и экономичность сборки; упрощение организации поточности сборочных процессов; возможность широкого кооперирования заводов.

Недостатки: допуски составляющих звеньев получаются меньшими чем при остальных методах, что может быть неэкономичным.

Применяют в мелкосерийном и единичном производстве при малом ТУ и небольшом числе звеньев.

Неполной взаимозаменяемости.

Детали соединяются на сборке без пригонки, регулировки и подбора. При этом у небольшого (заранее принятого) количества изделий (3 из 1000, т.е. процент риска 0,27%) значение замыкающего звена может выйти за допуск. Расчет размерной цепи производится вероятностным методом.

Преимущества: те же, что и у 1) плюс экономичность изготовления деталей за счет расширения полей допусков.

Недостатки: возможны, хотя и маловероятны дополнительные затраты на замену или подгонку некоторых деталей тех изделий, у которых значения замыкающего звена вышли за установленные пределы.

Обычно серийное и массовое производство; при малой величине ТУ и относительно большом числе составляющих звеньев.

Групповой взаимозаменяемости (селективная сборка).

Детали соединяются на сборке без пригонки и регулировки. Расчетное значение допуска Тгрi размера составляющих звеньев увеличивается в несколько раз до экономически целесообразного производственного допуска Тi=nгрТгрi. После изготовления детали сортируются по значениям действительных размеров на nгр в пределах расчетного допуска. При сборке соединяют детали соответствующих (одинаковых) групп для обеспечения размера замыкающего звена в допуске. Расчет ведется обычно по методу max-min.

Преимущества: возможно достижение высокой точности замыкающего звена при широких производственных допусках составляющих звеньев.

Недостатки: увеличение незавершенного производства; дополнительные затраты на проверку и сортировку; усложнение сборки и хранения деталей до сборки, усложнение снабжения запчастями. Массовое и крупносерийное производства для малозвенных размерных цепей (3-4 шт).

Метод пригонки.

Требуемая точность замыкающего звена достигается при сборке за счет пригонки заранее намеченной детали (компенсатора), на которую при механической обработке (под сборку) устанавливается припуск. Величина съема припуска компенсатора определяется после предварительной сборки деталей и измерений. Расчет размерной цепи методом max-min и вероятностным.

Преимущества: на составляющие звенья устанавливаются экономически целесообразные допуски.

Недостатки: удорожание сборки и удлинение ее сроков, усложнение планирования производства; усложнение снабжения запасными частями. Чаще в единичном и мелкосерийном производствах.

Метод регулирования.

Требуемая точность замыкающего звена достигается при сборке за счет изменения размера компенсирующего звена без снятия стружки путем подбора сменных деталей типа прокладок, колец, втулок или специальными конструкциями (компенсаторами) с помощью непрерывных или периодических перемещений деталей по резьбе, клиньям, коническим поверхностям и т.д. Расчет методом max-min и вероятностным.

Преимущества: на составляющие звенья назначаются экономически целесообразные допуски; возможность регулировки замыкающего звена не только при сборке, но и в эксплуатации (для компенсации износа).

Недостатки: возможное усложнение конструкции; увеличение количества деталей, усложнение сборки из-за регулировки и измерений,применят во всех производствах, особенно для цепей с высокой точностью.

Таким образом при выборе метода достижения точности необходимо учитывать конструктивные и технологические особенности изделия, минимум технологических и эксплуатационных затрат с наименьшим подбором, пригонкой и регулировкой. При исследовании вопроса о выборе метода можно ориентироваться на среднюю величину допуска составляющих звеньев или среднюю точность (квалитет) составляющих звеньев, последовательно проверяя возможность применения методов полной взаимозаменяемости, метода неполной взаимозаменяемости и т.д.

Среднее значение допуска Тс составляющих звеньев при заданном допуске исходного звена [ТУ] (метод полной взаимозаменяемости)

Тс=;

m+n - число составляющих звеньев.

Средняя степень точности (квалитет) составляющих звеньев определяют (метод полной взаимозаменяемости) в числах единиц допуска ai и может быть подсчитано

, для размеров от 1ч500мм.

Dn =- средняя геометрическая интервала размеров;

i - единичный допуск.

Сопоставляя ас с коэффициентом точности квалитетов допусков ЕСДП СЭВ приблизительно определяют средний квалитет допусков составляющих звеньев.

Лекция 3

Основные расчетные формулы линейных размерных цепей методом max-min

После составления основного уравнения размерной цепи и решения его относительно АУ, его предельные размеры можно определить по уравнениям:



, вычитаем почленно

,

ТУ=,

,

, то есть

ТУ= , где Тi - допуск i-го составляющего звена.

Из анализа формулы можно наметить основные пути повышения точности замыкающего звена.

Уменьшение допусков каждого из составляющих звеньев.

Сокращение числа звеньев размерной цепи, то есть уменьшение m+n.

При решении прямой задачи, учитывая экономическую точность изготовления деталей по размерам заданный допуск исходного звена [ТУ] распределяют между составляющими звеньями следующими способами:

Способ попыток. Допуски составляющих звеньев назначают экономически целесообразнее и допуск на замыкающее звено вычисляют по формуле ТУ= и сравнивают с заданным ТУ< [ТУ].

При способе равных допусков Т1= Т2=…Тi= Тm+n= Тc. Полученный средний Тс корректируют для всех или некоторых составляющих звеньев в зависимости от номинальных размеров и особенностей их изготовления, проверяя ТУ?[ТУ], рекомендуется для предварительного назначения допусков составляющих звеньев с последующей корректировкой.

При способе одной степени точности (квалитета) принимают, что все составляющие размеры выполнены с одной степенью точности (одного квалитета), допуск составляющих звеньев зависит от номинального размера.

Требуемый квалитет определяют исходя из допуска каждого составляющего звена:

, где

i - единичный допуск,

аi - число единиц допуска, содержащихся в допуске данного i-го размера.

Согласно основному уравнению размерной цепи

ТУ=

и принимая по условию задачи а1=а2= …=ас получим

По ас (среднее число единиц допуска) выбирают ближайший квалитет по таблицам и находят предельные отклонения размеров составляющих звеньев и проверяют ТУ?[ТУ].

Пример



Рисунок 3

Обеспечить требуемую величину зазора [AУmin]=0, [AУmax]=0.2

Уравнение размерной цепи с размерами А1=21, А2=24, А3=3 из конструктивных соображений берем:

АУ=-А1+А2-А3=-21+24-3=48=[AУ]

Допуск [ТУ]=[AУmax]-[AУmin]=0,2-0=0,2

Координата середины поля допуска

Рассчитаем допуски составляющих звеньев по способу 3. Для этого определим среднее число единиц допуска составляющих звеньев

,

По таблице находим, что такое количество единиц допуска соответствующего 10 квалитету и определяем Тi: Т1=0,08; Т2=0,08; Т3=0,04.

Проверяем правильность назначения допусков

ТУ=0,08+0,08+0,04=0,2=[ТУ].

Назначаем координаты середины поля допуска составляющих звеньев

Дс1=+0,04; Дс2=+0,04; а Дс3 определяем из уравнения

0,1=-0,04+0,04- Дс3 > Дс3=-0,1

Вероятностный метод анализа размерной цепи

С увеличением числа составляющих звеньев применение метода max-min становится экономически нецелесообразным, так как уменьшается величина допуска на каждое звено и соответственно увеличивается производственная затрата на изготовление, а вероятность совпадения звеньев с неблагоприятными сочетаниями предельных размеров при сборке уменьшается, поэтому когда количество звеньев в изделии больше 6 и изделие выпускается крупными сериями, то точность изготовления элементов следует определять на базе теории вероятности, а сборку выполнять по методу неполной взаимозаменяемости. В процессе обработки и сборки отклонения размеров группируются около середины поля допуска.

Рисунок 4

Нормальный закон распределения.

- плотность вероятности Ai

Аi - текущее значение случайной величины

M(Ai)= - математическое ожидание случайной величины.

- среднеквадратическое отклонение, характеризует разброс размеров.

- поле рассеяния. В пределах этой зоны 99,73% деталей из партии и 0,27% за пределами. В общем случае Ti может не совпадать с . Следовательно при ничтожно малой вероятности 0,27% можно увеличить допуски и снизить тем самым себестоимость изготовления деталей и сборки. На этом основан и теоретико-вероятностный расчет размерных цепей.

Используя теорему о дисперсии суммы независимых случайных величин

а)

Для перехода от среднеквадратических отклонений к допускам или полям рассеяния используют коэффициент относительного рассеяния , являющийся относительным среднеквадратическим отклонением, который при равен

б).



Он характеризует закон распределения погрешностей в отличии от нормального при изготовлении конкретного элемента. Разрешив б) относительно и подставив в а) получим

> обозначив , где t-характеризует % риска.

Получим в общем случае

Для нормального закона , так как Тi=6уi

Для закона равной вероятности , так как Тi=уi

Для закона треугольного распределения , так как Тi=уi

При решении прямой задачи по известным предельным размерам [AУmax], [AУmin] вычисляются [ТУ], [ESУ], [EIУ], [ДcУ]. Далее допуск распределяют между составляющими звеньями цепи, добиваясь ТУ?[ТУ]. Здесь аналогично: способ попыток, равных допусков, одной степени точности.

При способе равных допусков средний допуск

.

При способе одной степени точности средний квалитет определяют



.

Остальные методы сборки более подробно показаны в лабораторных работах.

Этап 4. Следующим этапом проектирования ТП сборки является разработка технологического маршрута.

Этот этап предусматривает установление перечня и количества операций, последовательности их выполнения и содержания. Перечень операций определяется конструктивными особенностями сборочной единицы, исходя из видов элементов и связей, входящих в состав изделия. Количество операций зависит от конструкции изделия, типа производства и принятой организационной формы сборки.

Для поточного производства характерна дифференциация ТП, то есть уменьшение объема работы в каждой операции и, соответственно, увеличение общего количества операций.

Для мелкосерийного производства характерно укрупнение (концентрация) операций по объему и уменьшение их числа. Последовательность выполнения операций зависит прежде всего от конструкции сборочной единицы, возможности расчленения изделия на узлы, последовательности узловой сборки и общей сборки изделия.

При определенных условиях на последовательность выполнения операций влияет принятая организационная форма сборки. Содержание операции должно раскрывать способ установки сборочной единицы на рабочем месте, содержание переходов, последовательность их выполнения.

Этап 5. Оборудование рабочего места выбирается в соответствии с назначением сборочной операции. Большинство сборочных операций выполняется на сборочном верстаке или монтажном столе, оборудованных всем необходимым для хранения и удобного пользования рабочим инструментом.

Этап 6. Технологическая оснастка включает в себя рабочий и мерительный инструмент, рабочие и контрольные приспособления. Сначала подбирается нормализованная технологическая оснастка и, если она не обеспечивает выполнение работы или необходимой производительности, проектируется и создается специальный инструмент или специальные приспособления, которые обычно пригодны для выполнения только определенной работы на определенном рабочем месте.

Этап 7. Для выполнения сборочной операции необходимо подобрать вспомогательный материал, который не входит в спецификацию, но необходим для обеспечения сборки (материалы для промывки, сушки деталей, припой, флюс, клей и т.д.).

Этап 8. Режимы работы устанавливаются для операций, качество выполнения которых зависит от температуры, давления и продолжительности. К таким можно отнести склеивание, пропитку, опресовку пластмассой и т.п. режимы работы подбираются по нормативам исходя из конкретных условий.

Этап 9. Разряд работы определяется по соответствующим нормативам, разработанным для различных видов работ. Разряд операции устанавливается для операции в целом и с ориентацией на наиболее сложный переход. Для концентрированных операций разряд работы, как правило, выше по сравнению с дифференцированными операциями.

Этап 10. Нормирование слесарно-сборочных работ ,особенно в мелкосерийном производстве, представляет большую трудность. В то же время большинство сборочных работ может быть сведено к ограниченному перечню рабочих приемов: завернуть винт, установить штифт. На эти элементы сборки разработаны нормативные материалы применительно к определенному типу изделий и к конкретному производству. Эти нормативы служат основанием для разработки норм времени на отдельные рабочие приемы, технологические переходы и операции в целом. Степень укрупнения норм времени определяется типом производства. Для крупносерийного и массового производства применяются более дифференцированные нормы, а для мелкосерийного и единичного - более концентрированные.

В условиях крупносерийного и массового производства нормирование сборочных работ ведется расчетным методом.

Норма штучного времени на сборочную операцию определяется формулой

, где

То - основное (машинное) время устанавливается на каждый переход.

Твсп - вспомогательное время устанавливается на каждый установ и переход

Тобсл=(2…6)%Топ - вспомогательное время обслуживания,

где Топ=УТо+УТвсп - оперативное время

Тп - время перерывов, для стационарной или подвижной сборки со свободным ритмом перемещения Тп?2% Топ

Лекция 4

Этап 11. Оформление технологической документации. Перечень технологической документации на сборочные, слесарно-сборочные и электромонтажные работы, а также порядок ее оформления регламентированы ГОСТ 3.1407-74 ЕСТД.

К технологическим документам относятся:

1.Маршрутная карта ТП сборочных, слесарно-сборочных и электромонтажных работ. Основной документ.

2.Комплектовочная карта. Предназначена для записи данных о деталях, сборочных единицах и покупных изделий, входящих в комплект сборочной единицы. Составляется на основании спецификации.

3.Ведомость материалов - составляется на материалы в технологической последовательности.

4.Операционная карта. Для описания операции по переходам в технологической последовательности с указанием методов и приемов выполнения, режимов, оснастки.

5.Операционная карта типового ТП.

6.Комплектовочно-нормированная карта к типовому ТП сборочных слесарно-сборочных и электромонтажных работ. Для записи данных, характеризующих процесс изготовления конкретных единиц, собираемых по типовому ТП.

7.Эскизно-операционные тех. карты предусмотрены отраслевыми стандартами на основе ГОСТа операционной карты. Содержит подробный четкий эскиз выполнения операции и краткое описание работы. Технологические документы утверждаются главным технологом и главным инженером.

МЕХАНИЧЕСКАЯ СБОРКА ПРИБОРОВ

Сборочные соединения.

Классификация и характеристики сборочных соединений.

Сборкой называется ТП координирования и соединения сборочных элементов в соответствии с заданными ТУ.

При сборке приборов осуществляется не только простое соединение деталей, но и накладываются определенные связи таким образом, чтобы изделие и его элементы отвечали ТУ.

Выполняемые при сборке соединения можно разделить на :

1)неподвижные неразъемные

2)неподвижные разъемные

3)подвижные разъемные.

В неподвижных неразъемных соединениях детали или сборочные единицы занимают неизменной положении относительно друг друга. Их нельзя разобрать без нарушения одной из деталей и осуществляется сваркой, пайкой, развальцовкой, заливкой, склеиванием, запрессовкой и другими методами.

Неподвижные разъемные обеспечиваются применением переходных посадок, резьбовыми соединениями, штифтами, шплинтами, шпонками и др.

Подвижные соединения допускают взаимное перемещение сопряженных деталей и используют подвижные посадки, шлицевые соединения и другие способы.

СБОРКА РАЗЪЕМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Разъемными соединениями называется соединение двух или более деталей, при разъеме которых не происходит повреждения деталей.

Основным требованием к ним является возможность многократной сборки и разборки деталей при условии точного взаимного расположения и обеспечения точности соединения.

Резьбовые соединения

Резьбовые соединения - образуются в результате навинчивания одной детали на другую. По своему характеру разделяются на подвижные и неподвижные. Подвижное резьбовое соединение образует такую пару, при которой деталь, служащая гайкой, перемещается по детали исполняющей роль винта или наоборот. К неподвижным резьбовым соединениям относятся болтовые и винтовые соединения. Болтовое соединение осуществляется при помощи болта и гайки. Обе соединенные детали имеют проходные отверстия.



Рисунок 5

Винтовые соединения осуществляются без применения гайки: в одной резьба, а в другой детали проходное отверстии.

Резьбовые соединения широко используются в приборостроении (15-20%) от всех, так как обеспечивают преимущества:

1.Простоту сборки.

2. Удобство замены.

3.Допускают регулировку относительного положения деталей, усилия скрепления.

4.Надежность.

5.Герметизацию.

Недостатки:

1.Резьбовые крепления сложны и трудоемки в изготовлении.

2.Сложно устанавливать в труднодоступных местах.

3.Во избежание самоотвинчивания применяют дополнительные устройства.

ТП сборки резьбовых соединений определяется конструктивными особенностями и габаритами соединяемых деталей, требуемой точностью соединения, необходимостью герметизации, способом предохранения от самоотвинчивания, типом производства.

Установка винтов включает следующие переходы:

1.Относительную ориентацию и стыковку деталей подлежащих сборке.

2.Подачу, ориентацию и наживление винта, то есть его ввертывание на 1…2 нитки. Под головку при необходимости ставятся шайбы.

3.Завинчивание винта на глубину, соответствующую длине резьбового соединения.

4.Затяжку резьбы.

Завинчивание и затяжка винтов выполняется ручным или механизированным инструментом с ограничением усилия затяжки (предельные ключи, отвертки). Моменты затяжки определяются по эмпирическим формулам в зависимости от формы головок. Наибольшее значение момента на ключе должно быть Мк=0,1d3уВ.

Рисунок 6

Для таких головок

Мзат=0,005 d3ут(6,5f+1)

Рисунок 7

Для таких головок

Мзат=0,005 d3ут (9,8f+1)

d - наружный диаметр винта,

f - коэффициент трения по опорной поверхности.

Если крепление осуществляется несколькими резьбовыми деталями, то затягивание винтов и гаек должно производиться в определенной последовательности.

Рисунок 8

Предотвращение от самоотвинчивания гаек и винтов производят специальными пружинными шайбами, стопорными шайбами с внутренними зубьями, стопорными шайбами с лапками, шплинтами, проволокой, контргайками, винтами, спец разъемными гайками, краской.

К разъемным соединениям относятся также штифтовые, шпоночные и шлицевые соединения.

Штифтовые соединения

Штифтовые соединения применяются для точного взаимного фиксирования деталей, а также передачи малых нагрузок. По форме штифты бывают цилиндрические, конические, фасонные. Минимальное количество фиксирующих штифтов для сопряжения по цилиндрической поверхности 1шт, по плоскости 2шт. Для постановки штифтов следует сверлить и развертывать оба отверстия одновременно.

Для предохранения цилиндрических и конических штифтов от выпадания из гнезд используют кернение, развальцовку краев, проволочные кольца.

Шпонки и шлицы служат для соединения с валом или осью вращающихся или качающихся деталей.

Шпоночные соединения

Шпоночные соединения создаются клиновыми, призматическими, сегментными и цилиндрическими шпонками.

Шлицевые соединения

По сравнению со шпоночным шлицевые обладают большей несущей нагрузочной способностью и обеспечивают лучшее центрирование деталей на валу.

Шлицевые соединения могут быть неподвижными и подвижными, в последнем случае детали могут перемещаться вдоль вала.

НЕРАЗЪЕМНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Запрессовка.

Соединение деталей за счет упругих деформаций, создаваемых натягом, широко используются в приборостроении, так как простота и надежность сочетается с отсутствием дополнительных крепежных элементов и материалов. В большинстве сборка с натягом выполняется механической запрессовкой. Для этого используют ручные винтовые и рычажные прессы. На них устанавливают приспособления, исключающие перекос деталей при запрессовке.

При сборке с натягом деталей, механическая запрессовка которых затруднительна (установка втулок и валиков в отверстия крупногабаритных корпусов) можно применять охлаждение валика (сухой лед -78єС, жидкий азот -195єС) или нагрев охватывающей детали (в электропечах, водяной или масляной ванне) или комбинировано и то и другое. Соединение готово при остывании.

Клепка.

Соединение заклепками позволяет получить надежный и, если необходимо, герметичный шов при сборке деталей из различных однородных и неоднородных материалов, в том числе деталей изготавливаемых из плохо свариваемых и паяемых материалов (Al и его сплавы) и пластмасс.

Выполнение не требует сложного технологического оборудования и осуществляют с помощью заклепок.

Соединяемые детали фиксируют центрирующими вставками, штифтами или в спец установочных приспособлениях. После установки заклепки в отверстия соединяемых деталей осаживают выступающую часть стержня заклепки и осуществляют предварительно замыкание головки.

Рисунок 9

Окончательное формование замыкающей головки производят обжимкой.

Замыкающую головку образуют холодной ударной клепкой и клепкой давлением с развальцовкой.

Выступающая часть стержня заклепки для образования замыкающей головки 1,3…1,6d, для потайных 0,9d, где d -диаметр стержня.

Усилие клепки зависит от материала заклепки, размеров и формы головки.

k=28.6 для сферической головки, 4,33 для пустотелых. Материал заклепок сталь 10, 15, медь М1, М2, латунь Л62, алюминий А1,А2, дюралюминий АД1, Д16 и т.д.

Для предварительного сжатия склепываемых деталей и образования замыкающих головок используют сменный инструмент.

Образование замыкающих головок развальцовкой выполняется обычно на сверлильных станках. Обжимке сообщается вращательное движение с высокой частотой (>1500 об/мин) и осевая нагрузка.

При контроле клепаных соединений обращается внимание на качество замыкающих головок, плотность прилегания и неподвижность заклепок, герметичность шва проверяется на спец установках.

Лекция 5

Сварка

Сварка - это процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями путем местного или общего нагрева, пластическим деформированием или совместном действии обоих факторов. (ГОСТ 2601-74)

Классификация

Классификация сварки металлов определяется (ГОСТ 2601-74) и разделяет по физическим, техническим и технологическим признакам.

Выделяется три основных класса сварки по физическим признакам, которые разделяются на виды:

Термический: дуговая, электрошлаковая, электронно-лучевая, плазменно-лучевая, ионно-лучевая, тлеющим разрядом, световая, индукционная, газовая, термитная, литейная.

Термомеханический: контактная, диффузионная, индукционно-прессовая, газопрессовая, термокомпенсационная, дугопрессовая, шлакопрессовая, термитнопрессовая, печная.

Механический: холодная, взрывом, ультразвуковая, трением, магнитно-импульсная.

В свою очередь каждый вид разделяется на типы. Так , например, контактная сварка - это сварка с применением давления, при которой нагрев производится теплом, выделяемым при прохождении электрического тока через находящиеся в контакте соединяемые части. Классификация контактной сварки по технологическим признакам предполагает выделение трех ее типов:

1. По форме сварного соединения: точечная, шовная, стыковая, рельефная, шовно-стыковая, по методу Игнатьева.

2. По роду сварного тока: постоянным, переменным и пульсирующим током.

3. По виду источника энергии: конденсаторная, аккумуляторная, энергией, накопленной в магнитном поле, и энергией, накопленной в маховых массах мотор-генераторной системы.

Неразъемные неподвижные соединения, полученные сваркой имеют ряд преимуществ по сравнению клепанными.

Повышенная механическая прочность шва, так как отсутствуют отверстия, ослабляющие материал.

Практически не увеличивается масса конструкции.

Проще обеспечивается герметичность.

Снижается трудоемкость.

Недостатки:

Сложно, а иногда невозможно, сваривать разнородные материалы.

Недостаточно хорошо работают при вибрационной и динамической нагрузках, иногда требуется термообработка для снятия внутренних напряжений.

Выделяющееся тепло может повредить соседние элементы.

Однако широко применяется в авиаприборостроении.

Существует большое разнообразие видов и способов сварки. В микроэлектронике сварка вытесняет пайку.

При выборе способа сварки учитывают материал деталей, конструктивные особенности детали и шва, требования к точности, прочности, герметичности.

Контактная - детали нагретые электрическим током механически сдавливают.

Рисунок 10

Конденсаторная - сварка запасенной энергией в конденсаторе, кратковременным сварочным импульсом (импульсами).

Рисунок 11

Ультразвуковая - образуется соединением при совместном воздействии на детали мех. колебаний высокой частоты и небольших сдавливающих усилиях. Прочность выше контактной.

Рисунок 12



Холодная - сварка давлением при значительной пластической деформации без внешнего нагрева.

Рисунок 13

Диффузионная - в вакууме за счет взаимной диффузии атомов контактирующих частей при относительно длительном воздействии температуры и незначительной пластической деформации.

вакуум

Рисунок 14

Дуговая сварка неплавящимся электродом. Дуга горит между угольным или графитовым электродом и свариваемыми металлами.

Электронно-лучевая сварка. Для сварки используют остросфокусированный пучок электронов, движущихся с большой скоростью в вакуумной камере.



Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

Рисунок 15

Пайка

Это процесс соединения 2 или нескольких деталей с помощью расплавленного припоя (присадочного материала), tєпл которого ниже tєпл материала соединяемых деталей. По сравнению со сваркой пайка позволяет:

Расширить номенклатуру соединяемых металлов;

Исключить деформирование деталей;

Сохранить внутреннюю структуру металла;

Выполнять внутренний электрический монтаж высокой плотности без повреждения элементов за счет перегрева;

Производить демонтаж без разрушения собираемых деталей;

Процесс поддается автоматизации.

Недостатки:

Ограниченная механическая прочность соединения;

Значительная стоимость припоя;

Необходимость специальных мероприятий по ТБ (испарение флюсов, припоя и др.).

В зависимости от tє в месте контакта соединяемых материалов пайка подразделяется на низкотемпературную <450єС и высокотемпературную. В качестве припоя используют цветные материалы и их сплавы.

Особолегкоплавкие tєпл?145єС, сплав Вуда tєпл=60єС (Pb=12%, Sn=12%, Cd=12%,Bi-ост), сплав Розе tєпл=94єС (Pb=25%, Sn=25%,Bi-ост), ПОСК tєпл=145єС (Sn=50%, Cd=18%,Pb-ост).

Легкоплавкие 145є<tєпл?450єС, ПОС 90 (Sn=90, Pb -ост) tєпл=220єС, ПОС61 (Sn=61, Pb -ост) tєпл=238єС, ПОС 40 (Sn=40, Pb -ост) tєпл=315єС.

Cреднеплавкие 450є<tєпл?1100єС, ПСр 72 (Ag=72%, Cu -ост) tєпл=723єС,. ПСр 70 (Ag=70%, Cu=26%,Zn -ост) tєпл=770єС/

Высокоплавкие 1100є<tєпл?1850єС, ПН25 (Ni=25, Cu=75)/ Пайка деталей из молибдена и вольфрама.

Оловянно - свинцовые припои находят основное применение при монтажной пайке. Припои выпускаются в виде слитков, стержней, прутков, а также монолитной или трубчатой проволоки с сердцевиной из канифольного флюса.

Флюсы в зависимости от температурного интервала, также как и припои, делятся на 2 группы: флюсы для пайки мягкими (t<300єС) и твердыми припоями. По химическому составу низкотемпературные - канифольные, кислотные, галогенидные, анилиновые, стеариновые, фтороборатные и др.; высокотемпературные - галогенидные, боридные и др. активные (восстанавливающие окислы), пассивные (защита от окисла).

При пайке монтажных соединений кислотные флюсы не применяют из-за последующего коррозионного воздействия.

Процесс пайки заключается в следующем: в зазор между нагретыми соединяемыми деталями вводят жидкий расплавленный припой, который при охлаждении затвердевает и соединяет спаиваемые детали. Соприкасающиеся поверхности перед спаиванием очищают от грязи, жира окисной пленки. Чтобы удалить окисную пленку, образующуюся на деталях при паянии, и создать необходимые условия для смачивания спаиваемых поверхностей припоем, применяют спец. химические вещества - флюсы. Пайку применяют для соединения металлических деталей, реже керамических, из стекла, а также металла со стеклянными деталями.

ТП пайки включает в себя следующие основные этапы:

Подготовка поверхностей деталей. Она заключается в механическом удалении загрязнений, коррозии, оксидных и жировых пленок, иногда дополнительным обезжириванием (бензином, спиртом, и др. растворителями).

Подготовленные поверхности покрывают флюсом непосредственно перед лужением и пайкой.

Лужение заключается в прогреве мест соединения и их покрытие тонкой пленкой припоя.

Собственно пайка заключается в прогреве мест соединения после нанесения припоя и сохранение их в сжатом состоянии до полного затвердевания припоя.

Очистка и защита шва. Для удаления остатков флюса после пайки поверхность шва промывают спиртом, бензином. Для защиты шва от коррозии рекомендуется покрыть нитролаком АК-20 различного цвета, лаком на эпоксидной основе.

Контроль осуществляется внешним осмотром. Шов должен быть ровным и гладким, без пропусков, трещин и раковин. Шов должен быть защищен от коррозии.

Способы пайки:

Паяльником, газоплавленная, электродуговая, электросопротивлением, индукционная, плазменной горелкой, электронным лучом, лазером, инфракрасными лучами, в печи, погружением в расплавленную соль, нагрев расплавленного припоя, волной припоя, в нагретых штампах.



Лекция 6

Склеивание

Склеивание давно известный способ получения неразъемных соединений, в основе которого положено явление адгезии, то есть способность некоторых веществ прилипать к поверхности других материалов. Широкое промышленное применение склеивание получило после того, как были найдены составы клеев, позволяющие соединять детали из одинаковых и разнородных материалов с достаточно высокой прочностью (специальные и универсальный).

Достоинства склеивания:

возможность соединения разнородных материалов, чего нельзя сделать ни сваркой ни пайкой;

достаточно высокую прочность соединений, особенно работающих со статическим нагревом;

защита шва от воздействия внешней среды. Затвердевшая пленка клея защищает шов от внешней среды и, обладая диэлектрическими свойствами, препятствует возникновению контактной коррозии при различных металлах соединяемых деталей;

герметичность соединения;

не увеличивается масса;

снижается трудоемкость выполнения соединения.

Недостатки:

Ограниченная прочность соединения, работающего при динамических нагрузках;

нестабильность механических и диэлектрических свойств клея во времени;

большинство клеев плохо работают при повышенных температурах;

многие клеи токсичны;

некоторые клеи нельзя хранить, что не всегда удобно.

Классификация клеев основана на их применении.

Термореактивные - для склеивания жестких материалов. Прочны, термостойки (БФ-2, 4, 6; ВК-32, 200 и др; эпоксидные ВК-9, Д-9, ЭЗК-4, полиуретановые смолы ПУ-2, ВК-11; кремний органические смолы)

Термопластичные отличаются обратимостью свойств, прочностью, но термостойкость ограничена, стойки к воздействию окружающей среды, бензина, маслам (АК-20, полистироловый, акриловый и др.).

Клеи на основе каучуковых смесей повышенной эластичности. Применяются для склеивания эластичных материалов, и жестких материалов с различными коэффициентами линейного расширения (88НП, ЛН).

Токопроводящий клей обладает электропроводностью, используется для получения электрических соединений и контактов в труднодоступных местах, для восстановления контактов в печатных платах, для соединений в МПП и микросхемах. (Контактоны К-8, К12а, К13б, К-16 и др. Наполнитель-серебро). Металлические клеи на основе галлия, где наполнитель - медь, никель, серебро, золото.

Оптические клеи для склеивания силикатного и органического стекла в различных сочетаниях (ОК - 72Ф, ВК-14).

Герметики - герметизирующие материалы, обладающие высокой адгезией, непроницаемостью, механической прочностью, теплостойкостью, морозоустойчивостью, стойкостью к агрессивным воздействиям. Используются для герметизации корпусов, резьбовых соединений, ШР-ов (самовулканизирующиеся Ут-32, У-1-18, К-18 и другие, эпоксидно-тиоловые Д-127, Д-129, Д-130).

Типовой ТП склеивания

Подгонка поверхностей.

Очистка и обезжиривание.

Приготовление клея.

Нанесение клея.

Сборка соединяемых деталей.

Выдержка.

Очистка шва.

Контроль.

Шов обычно внахлестку или с подкладками, что увеличивает площадь и прочность. Поверхности должны плотно прилегать чтобы слой клея был ровным, тонким. Детали из металла подгоняют механической обработкой или рихтовкой. Поверхности должны быть невысокой чистоты Ra2.5ч0.63, что повышает прочность. Пескоструйная обработка. В этом случае поверхность шероховата и очищена.

От грязи, масла и жира, окалины; способствует смачиванию и повышает сцепление клея с основным материалом. Обезжиривание - промывкой, бензином, ацетоном и другими растворителями. Хорошие результаты дает травление (фосфорные кислоты>стали; щелочи>стали; серная кислота>алюминий, азотная кислота>медь, латунь). После травления обязательна промывка в горячей воде.

Компоненты проверяются на годность, склеивающие способности, вязкость и т. д. (в лабораториях)

Клей на подготовленную поверхность наносится разными способами. Это зависит от состояния клея, конструкции соединяемых деталей (кистью, распылителем, поливом, окунанием).

Толщина клея должна быть 0,1…0,15мм, наносится в 1-2слоя. После нанесения первого слоя подсушивают на воздухе для удаления растворителя (до 20…60мин). Второй слой наносится аналогично.

Сборка производится в специальных приспособлениях. Поверхности должны быть прижаты с определенными усилиями. Завышенное усилие может привести к уменьшению оптимальной толщины слоя клея или вообще выжать клей на отдельных участках поверхности. Заниженное давление может не компенсировать зазоры между деталями, образовавшимися при некачественной подгонке или короблении.

Процесс отвердения происходит в результате улетучивания растворителя (обратимый клей) или полимеризации. В соответствии с этим меняют режимы выдержки (температуру и время).

Остатки клея удаляют металлическими щетками, шаберами, наждачной бумагой.

Внешним осмотром, нет ли наплывов клея, пустот, вздутий и зазоров, трещин, чистота поверхностей деталей. Для оптических деталей нет ли помутнений. Соединения, работающие при механических нагрузках проверяют на прочность при отрыве и срезе. На герметичность - избыточным давлением, вакуумом и другими доступными методами.

Лекция 7

Производство электронных узлов и приборов.

Конструктивно-технологические особенности РЭА.

Этапы развития РЭА по мере изменения технического уровня элементной базы, конструкции и технологии принято разделять на поколения.

В аппаратуре 1-го поколения основу конструкции составляли блоки с металлическими шасси и панелями, на которых крепились электровакуумные приборы, реле, резисторы, конденсаторы, дроссели, трансформаторы. Монтаж осуществляется проводниками. Основными техническими процессами были металлообработка и малопроизводительный ручной проводной монтаж.



Рисунок 16

РЛ - реле и лампы, ПП - полупроводниковые приборы, ИС - интегральные микросхе-мы, БИС - большие ИС, СБИС - сверхбольшие БИС, ОПП - односторонние печатные платы, ДПП - двусторонние печатные платы, МПП - многослойные печатные платы, ПДПП - прецизионные ДПП. ПМПП - прецизионные МПП, СПМПП - сверхпрецизион-ные МПП

С появлением транзисторов создается аппаратура 2-го поколения. Здесь в качестве несущих конструкций и монтажа начали использовать одно- и двухсторонние ПП.

Разработка электронной аппаратуры 3-го поколения связана в первую очередь с проблемой уменьшения длины электрических соединений, так как время переключения элементов ИС стало соизмеримым с временем задержки сигналов в линиях связи. Это достигается применением специализации слоев МПП - «земля-питание», выполняющих одновременно роль электрических экранов для слоев с трассами логических цепей.

Аппаратура 4-го и 5-го поколений на основе БИС и СБИС характеризуется еще более высокими требованиями к плотности монтажа. Чтобы удовлетворить этим требованиям создают, например, прецизионные ПП (трассировка 3-х проводников между сквозными отверстиями, крупноформатные (до 600Ч700 мм), многослойные (до 24 слоев) ПП с проводниками и зазорами шириной 75…100 мкм. Для монтажа БИС в керамических кристалло-держателях вводится дополнительный конструктивный уровень между БИС и МПП в виде многослойной (до 33 слоев) керамической платы и др. Таким образом увеличение плотности размещения монтажных элементов и уменьшение линейных размеров ПП требует пропорционального увеличения плотности соединений, которая определяется плотностью трассировки, то есть числом проводников, прокладываемых между отверстиями, коэффициентом использования трасс, а в МПП - еще и числом сигнальных слоев.

Виды изделия в ЕСТПП определяется ГОСТ23887-79 и подразделяются на детали, сборочные единицы, комплексы, комплекты. Во всех системах, где требуется представить информацию в удобной форме для визуального восприятия человеком применяют средство отображения информации (СОИ). Основная часть СОИ - это индикатор, то есть электронный прибор для преобразования электрических сигналов в пространственное распределение яркости. Вторая часть СОИ - это приборы первичной информации.

По функциональному признаку: все элементы и компоненты ПК и СОИ можно отнести к одной из 2-х групп:

Схемотехнические элементы (микросхемы в корпусах и без них, дискретные резисторы, конденсаторы, трансформаторы, переключатели, соединители, индикаторы и т д.).

Конструктивные элементы, входящие в состав ПК и СОИ, обеспечивают механическую прочность, защиту от внешних воздействий (основания, крышки корпусов и т д.), механическое управление узлов ПК и СОИ (кнопки, рычаги, ручки, механизмы перемещения подвижных рабочих элементов (отсчетные устройства, облучатели и зеркала антенн, пленочные и другого типа носителей информации, электродвигатели, сельсины, электромагнитные муфты приводов и т д.)).

Условия эксплуатации ПК и СОИ существенно влияют на их конструктивно-технологические особенности (механические, климатические условия, внешних радиационных, электрических и магнитных полей). Выделяют три класса РЭА для которых разработана и используется единая конструкторская база в виде комплекта универсальных типовых конструкций (УТК):

УТК - I - для стационарной аппаратуры (в отапливаемых и не отапливаемых помещениях).

УТК - II - для стационарной, полустационарной и подвижной РЭА (на открытом воздухе, в палатках, во временных помещениях и укрытиях, на колесном и гусеничном транспорте).

УТК - III - для РЭА преимущественно на ИМС, микросборках (на подвижных объектах, в труднодоступных местах и работающей в жестких условиях эксплуатации).

Конструкции УТК созданы по модульному принципу, то есть по принципу входимости корпусов и модулей младшего КУ в корпуса модулей старшего уровня. Использование конструкторской иерархии на стадии создания ПК и СОИ современной схемотехнической базы и комплексов УТК ведет к сокращению сроков и стоимости проектирования, так как используют САПР РЭА и подготовку производства на ЭВМ, серийность производства компонентов ПК и СОИ, единство их типоразмеров и применения отработанных базовых и прогрессивных технологических процессов изготовления деталей и узлов ПК и СОИ.

Компоненты ПК и СОИ на базе УТК включают в себя модули нескольких конструктивных уровней (КУ):

КУ-0 (нулевой уровень) - бескорпусные микроэлементы, используемые в ИС, фрагменты схем, выполненные по полупроводниковой технологии.

УТК - III - база для РЭА этого КУ.

КУ-1 - корпусированные ИС со штыревыми и планарными выводами, бескорпусные ГИС (микросборки), транзисторы и диоды в корпусах, конденсаторы в дискретном исполнении. В РЭА на базе на базе УТК - III к КУ-1 относятся корпусированные и бескорпусные однослойные и многослойные микроэлектронные узлы.

КУ-2 на базе УТК - I, УТК - II это ячейки в виде унифицированных печатных плат (140Ч150 мм) обычной и многослойной конструкции с установленными на них схемотехническими элементами и элементами контактирования (разъем на ПП), фиксации и крепления. На базе УТК - III может быть типовой элемент конструкции (ТЭК) в состав которого входит еще ряд элементов, обеспечивающих прочность, экранирование, герметизацию, теплоотвод для ПП и монтаж ТЭК в конструктивной единице старшего уровня. Обычно элементы КУ-2 называют типовыми элементами замены (ТЭЗ).

...