Оценка технологичности конструкций электронных блоков

Теоретические сведения

 

Технологичность – это совокупность свойств конструкции, которые проявляются в оптимальных затратах труда, средств, материалов и времени при изготовлении, эксплуатации и ремонте изделия. Для оценки технологичности электронных блоков применяют систему базовых коэффициентов, рекомендуемых отраслевыми стандартами. Каждый из коэффициентов технологичности имеет свою весовую характеристику j_i, определяемую в зависимости от его порядкового номера в группе (таблица 1.1)

 

Таблица 1.1 – Весовые характеристики коэффициентов технологичности

i	ji	i	ji
	1,0		0,3
	1,0		0,2
	0,8		0,1
	0,5

Комплексный показатель технологичности находится в пределах 0 < К £ 1 и определяется по формуле

(1.1)

Состав базовых показателей технологичности для электронных модулей с поверхностным монтажом в ранжированной последовательности приведен в таблице 1.2. Показатели технологичности вычисляются по следующим формулам.

Коэффициент автоматизации пайки электрорадиоэлементов (ЭРЭ):

К_АП = Н_АП / Н_ЭРЭ, (1.2)

где Н_ЭРЭ – количество ЭРЭ в модуле;

Н_АП – количество ЭРЭ, пайка которых осуществляется на автоматах. Количество ЭРЭ в модуле Н_эрэ подсчитывается по спецификации на сборочный чертеж. Количество ЭРЭ, пайка которых осуществляется на автоматах:

Н_АП = Н_{эрэ ро} – Н_{н ро} + Н_{эрэ пм} – Н_{н пм}, (1.3)

где Н_{эрэ ро} и Н_{эрэ пм} – соответственно количество ЭРЭ обычного и поверхностного монтажа;

Н_{н ро} и Н_{н пм} – соответственно количество нестандартно монтируемых ЭРЭ обычного и поверхностного монтажа.

 

Таблица 1.2 – Показатели технологичности электронных модулей

i	Коэффициенты технологичности	Обозначение	j i
	Коэффициент автоматизации пайки ЭРЭ	КАП	1,0
	Коэффициент автоматизации установки ЭРЭ	КАУ	1,0
	Коэффициент снижения трудоемкости сборки и монтажа	КТ СБ	0,8
	Коэффициент автоматизации операций контроля и настройки	КАКН	0,5
	Коэффициент повторяемости ЭРЭ	Кпов ЭРЭ	0,3
	Коэффициент применения типовых техпроцессов	КТП	0,2
	Коэффициент сокращения применения деталей	Кспд	0,1

 

Коэффициент автоматизации установки ЭРЭ, подлежащих пайке:

К_АУ = Н_АУ / Н_ЭРЭ, (1.4)

где Н_АУ – количество ЭРЭ, устанавливаемых на плату автоматизированными способами, которое определяется как

Н_АУ = А_скв + А_пов, (1.5)

где А_скв и А_пов – соответственно количество ЭРЭ, монтируемых в отверстия платы, и поверхностного монтажа, устанавливаемых на плату автоматизированными способами. Значения величин А_скв и А_пов определяются следующим образом.

В проектируемом технологическом процессе выявляются операции, в которых ЭРЭ устанавливаются автоматизированными способами. Тогда

А_пов = Н_{ЭРЭ пов} – Н_{н пов}. (1.6)

Аналогично рассчитывают и А_скв.

Коэффициент снижения трудоемкости сборки и монтажа равен

К_{Т СБ} = 1 / Н_ВМ, (1.7)

где Н_ВМ – число, характеризующее вид монтажа, определяемое по таблице 1.3.

 

Таблица 1.3 – Выбор вида монтажа

Вид монтажа	Поверхностный односторонний	Поверхностный двухсторонний	Смешанно-разнесенный	Смешанный
НВМ	1,2	1,4	1,8	2,8

 

Коэффициент автоматизации операций контроля и настройки:

К_АКН = (Н_АТ + Н_АФ) / H_КН, (1.8)

где Н_АТ – число автоматизированных операций внутрисхемного тестирования модуля;

Н_АФ – число автоматизированных операций приемочного функционального контроля модуля,

H_КН – число операций контроля и настройки.

Две операции: визуальный контроль и электрический являются обязательными. Если в конструкции имеются регулировочные элементы, то количество операций регулировки увеличивается пропорционально числу этих элементов.

Коэффициент повторяемости ЭРЭ:

К_{пов ЭРЭ} = 1 – Н_{Т ЭРЭ} / Н_ЭРЭ, (1.9)

где Н_{Т ЭРЭ} – количество типоразмеров ЭРЭ в модуле.

Под типоразмером ЭРЭ понимаются его габаритные размеры и конфигурация (например, две микросхемы разного назначения, но в одинаковых корпусах имеют один и тот же типоразмер). Количество типоразмеров ЭРЭ в модуле Н_{т ЭРЭ} определяется по спецификации к сборочному чертежу или образцу модуля.

Коэффициент применения типовых ТП равен

К_ТП = (Д_ТП+Е_ТП)/Д+Е (1.10)

где Д_ТП, Е_ТП – число деталей и сборочных единиц, изготавливаемых с применением типовых и групповых ТП;

Д, Е – общее число деталей и сборочных единиц, кроме крепежа.

Коэффициент сокращения применения деталей:

К_спд = 1 / Д, (1.11)

где Д – количество деталей в модуле (без учета нормализованного крепежа). Количество деталей Д определяется по спецификации.

Для определения базового значения комплексного показателя вычисляется количество ЭРЭ обычного и поверхностного монтажа в партии изготавливаемых модулей:

N_скв = N Н_{эрэ скв}, N_пов = N Н_{эрэ пов} , (1.12)

где N – объем партии изготавливаемых модулей.

Базовое значение комплексного показателя равно

К_б = (К_с N_СКВ + 0,8 N_ПОВ) / (N_СКВ + N_ПОВ), (1.13)

где К_с = 0,55, если N_СКВ < 50 000, и К_с = 0,70, если N_СКВ ≥ 50 000.

Значение комплексного показателя технологичности вычисляется по формуле (1.1) и рассчитывается уровень технологичности:

К_УТ = К / К_Б. (1.14)

Если К_УТ ≥ 1, то конструкция модуля в достаточной степени отработана на технологичность. Если К_УТ < 1, то конструкция признается нетехнологичной.

Для повышения технологичности конструкций устройств выполняют следующее:

· расширяют число ИМС, микросборок, функциональных и поверхностно монтируемых элементов;

· сокращают количества деталей, требующих механической сборки;

· рационально компонуют элементы на плате, что обеспечивает автоматизированную установку и монтаж;

· снижают число подстроечных и регулировочных элементов;

· автоматизируют подготовку элементов к монтажу;

· автоматизируют операции контроля и настройки.

 

порядок выполнения задания

1 получить задание у преподавателя (сборочный чертеж и спецификацию на электронный блок, собранный на печатной плате).

2 подготовить исходные данные для расчета базовых показателей технологичности.

3 рассчитать частные базовые показатели технологичности и комплексный показатель технологичности.

4 рассчитать базовое значение комплексного показателя.

5 рассчитать уровень технологичности конструкции электронного модуля. Если К_УТ < 1, то внести изменения в конструкцию и технологию сборки и повторить расчет.

Практическое занятие №2