Технологический процесс изготовления радиатора мощного транзистора

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ.

«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ».

(ГОУВПО «ВГТУ»).

Радиотехнический факультет Кафедра радиоэлектронных устройств и систем КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине «Технология деталей РЭС» .

Тема: «Технологический процесс изготовления радиатора мощного транзистора» .

Расчетно-пояснительная записка.

Содержание Задание на курсовой проект.

Замечания руководителя.

1. Техническое описание конструкции, назначение изделия и выбор материалов.

2. Технологический анализ конструкции.

3. Определение типа производства.

4. Выбор типового технологического процесса.

5. Разработка рабочего технологического процесса изготовления детали.

5.1 Выбор заготовки и технологических баз.

5.2 Определение структуры технологического процесса, последовательности и содержания операций.

5.3 Назначение и расчет режимов обработки.

5.4 Выбор технологического оборудования и технологической оснастки.

5.5 Выбор метода контроля точности изготовления изделия.

5.6 Нормирование технологического процесса Заключение.

Введение

технологический радиатор точность Для изготовления деталей радиоэлектронных средств используется большая номенклатура конструкционных материалов, радиоматериалов, требующих применения разнообразных методов формообразования и обработки деталей из пластмасс; керамики; из металлических сплавов литьем; обработкой давлением из листовых материалов, обработка резанием на токарных, сверлильных, фрезерных, шлифовальных станках, шлифование и полировка подложек микроэлектронных устройств, нанесение гальванических, химических, электрохимических и лакокрасочных покрытий, деталей пластинчатых и витых магнитопроводов, магнитных сердечников из ферритов, подложек микросхем пьезоэлектрических резонаторов, пружин и контактов и многое другое. В данной курсовой работе требуется разработать технологический процесс изготовления радиатора охлаждения мощного транзистора.

1. Техническое описание конструкции, назначение изделия и выбор материалов Радиатор охлаждения предназначен для отвода тепла от мощного транзистора металлическом корпусе, например П214 нагревающегося при работе устройства. Радиатор может располагаться на задней панели прибора, для этого он имеет два отверстия, которые служат для крепления теплоотвода и транзистора. В радиаторе имеются отверстия под выводы транзистора. Радиатор имеет сложное цилиндрическое строение. Сверху покрыт черной эмалью, с целью защиты от корозии, черный цвет имеет почти 100% теплоизлучение.

Так как в соответствии с техническим заданием объем выпуска 160 000 шт., то производство крупносерийное, и детали изготавливают литьем с целью экономии материала. Самым подходящим материалом для радиатора является алюминий и его сплавы, т.к. у него большая теплоемкость и теплопроводность (что является основными показателями), малый вес, хорошая электропроводность. Алюминий — элемент III группы периодической системы элементов, порядковый номер 13, температура плавления технического алюминия 657 °C, высокой чистоты 660 °C. Алюминий имеет ГЦК — решетку с периодом а=4,0412 Нм. Плотность алюминия 2700 кг/м3, удельное электрическое сопротивление 2,610−8 Омм, коэффициент линейного расширения в диапазоне 20 100 °C, 23,9 10−6 °С-1, модуль упругости 71 000 МПа. Алюминий не имеет полиморфных превращений, обладает большим сродством к кислороду, в результате чего на воздухе покрывается тонкой пленкой окиси алюминия. Беспористая плотная пленка защищает поверхность алюминия от дальнейшего окисления. Недостатком алюминия является его низкая механическая прочность (ув ?75 МПа). Сплавы для изготовления деталей литьем должны обладать высокими технологическими свойствами: высокой жидкотекучестью, небольшой усадкой, малой склонностью к образованию горячих трещин и пористости. Эти свойства должны сочетаться с хорошими механическими свойствами, с сопротивлением коррозии и др.

Исходя из данных соображений можно выбрать литейный алюминиевый сплав АЛ2, так как он эвтектический, а эвтектические сплавы обладают высокими литейными свойствами. Механические свойства АЛ 2 приведены в таблице 1, а химический состав в таблице 2.

Таблица 1.

Таблица 2.

2. Технологический анализ конструкции Технологичность конструкция взаимосвязанной детали должна удовлетворять общим требованиям, предъявляемым к изделию, в состав которого она входит, и частным требованиям, связанным непосредственно с ее технологичностью. Конструкцию детали следует отрабатывать на технологичность комплексно, учитывая зависимость от технологичности исходной заготовки детали, от каждого вида обработки в технологическом процессе изготовления, от технологичности сборочной единицы, в которую эта деталь входит как составная часть.

Конструкция детали должна состоять из стандартных и унифицированных конструктивных элементов или быть в целом стандартной.

Формы и габариты детали, основные и вспомогательные базы и их сочетания, схемы простановки размеров, конструктивные элементы, материалы, покрытия, требования к упрочнению должны максимально соответствовать принятым для типовой конструкции детали.

Для изготовления деталей следует применять стандартные, или унифицированные заготовки.

Размеры и поверхности детали должны иметь соответственно оптимальные (экономически и конструктивно обоснованные) точность и шероховатость.

Физико-химические и механические свойства материала, жесткость детали, ее форму и размеры выбирает с учетом требований технологии изготовления и ремонта (включая процессы упрочнения, коррозионной защиты и др.), хранения и транспортирования.

Заготовки должны быть получены рациональным способом с учетом заданного объема выпуска и типа производства. Конструкция детали должна обеспечивать возможность применения типовых и стандартных технологических процессов ее изготовления и ремонта.

Основные технологические требования к радиатору:

Для изготовления должен быть применён самый экономичный по расходу материала метод;

Деталь должна иметь простое внешнее очертание без резких углов, высоких рёбер и выступов, а также минимальное число внутренних полостей;

Необходима равностенность.

Необходимы конструктивные уклоны, облегчающие извлечение отливки из формы;

Стенки должны быть оптимальной толщины, удовлетворяющей условиям заливки металла в соответствии с выбранным способом литья.

Расстояние между рёбрами должно быть в 2 раза меньше чем высота рёбер.

Конструктивное исполнение радиатора полностью удовлетворяет всем этим требованиям, т. е. обеспечено скругление углов радиусы закруглений 1 мм, уклоны, в % от высоты стенки для поверхности 0,5−1,0 мм, необходимая толщина стенок при площади поверхности около 100 см² толщина стенок рёбер должна составлять 1,5 мм. Поэтому данная деталь технологична при изготовлении литьём.

Определение основных параметров технологичности.

Определим коэффициент точности обработки по формуле (1):

(1).

где, А — средняя точность обработки; Кi — квалитеты точности обработки; Ni — количество размеров с определенным квалитетом;

N — общее количество размеров.

К1=13, N1=13;

K2=12, N2=3;

А=(13*13+3*12)/16=12,8;

Кт.о=1−1/12,8=0,92.

Определим коэффициент шероховатости поверхности по формуле (2):

(2).

где, В — средняя шероховатость поверхности;

Ri — параметр шероховатости отдельных поверхностей (Ra, Rz);

Мi — количество поверхностей с определенным значением R;

М — общее количество поверхностей.

R1=1,25 мкм, М1=2.

R2=5 мкм, М2=25.

В= (2*1,25+25*5)/27= 4,7 мкм.

Кш= 1 / 4,7=0,21.

3. Определение типа производства на основе технического задания Тип производства определяется по величине коэффициента закрепления операций (К30), который равен отношению числа всех различных технологических операций, подлежащих выполнению в течение месяца, к числу рабочих мест. Коэффициент закрепления операций принимают:

— для мелкосерийного производства свыше 20 до 40;

— для среднесерийного производства свыше 10 до 20;

— для крупносерийного производства принимают равным 1.

Тип производства определяется по следующей формуле (3):

К30 = Тв/Тшт.ср., (3).

где Тв — такт выпуска;

Тшт.ср. — среднее штучное время для выполнения операции обработки детали.

Тв = 60 Fg/N (мин/шт), (4).

где Fgдействительный годовой фонд времени работы оборудования (ч);

N — годовая программа выпуска изделия.

Если принять количество рабочих дней в году 253, а продолжительность смены 8,2, то:

Fg=253•8,2=2074,6 ч.

Годовая программа выпуска изделия N=160 000 шт., тогда Тв = 60 •2074,6 /160 000=0,8.

Среднее штучное время находят как среднее арифметическое время по всем операциям процесса.

Тшт.ср =., (5).

где n — число операций.

?Тшт=30.

N= 8.

Тшт.ср =30/8=3,7 мин.

Тогда коэффициент закрепления операций равен К30 =0,8 / 3,7=0,2, что говорит о массовом производстве.

4. Выбор типового технологического процесса Типовой технологический процесс разрабатывается для изготовления в конкретных производственных условиях типового представителя группы изделий, обладающих общими конструктивно-технологическими признаками. К типовому представителю группы изделий относится изделие, обработка которого требует наибольшего количества основных и вспомогательных операций, характерных для изделий, входящих в эту группу.

Радиатор относится к группе деталей изготавливаемых литьем. Наиболее производительный способ — литье под давлением. Основные операции литья:

Перед заливкой форму нагревают до 200−300 _С.

01 Нагрев расплава до 800 _С.

02 Расплавленный металл подается в литейную форму под давлением, со стоящую из подвижной и неподвижных частей.

03 Выдержка под давлением в течении 10 секунд .

04 Пресс-форма раскрывается, отливка извлекается из рабочей полости, рабочую поверхность обдувают сжатым воздухом и смазывают специальными материалами для придупреждения приварки отливки к пресс-форме.

05 Отрезка приливов, литников, шлифовка.

06 Обработка детали на фрейзерном станке.

07 Нанесение покрытия и сушка.

5. Разработка рабочего технологического процесса изготовления детали.

5.1 Выбор заготовок Правильный выбор заготовки во многом определяет эффективность обработки, стоимость детали, эффективное использование материала и снижение трудоемкости. В конструкциях радиоаппаратуры в основном используются малогабаритные детали, многие из которых изготавливаются из цветных сплавов. Поэтому целесообразно применять высокопроизводительные методы получения заготовок (в нашем случае литье под давлением). При любом способе получения заготовки основная цель — максимальное приближение формы и размеров заготовки к готовой детали. К заготовкам предъявляются требования, обеспечивающие минимальный и равномерный припуски; оптимальную точность заготовок в партии; требуемую обрабатываемость материала; удовлетворительное состояние поверхности заготовок. Для крупносерийного и массового производства наиболее рентабельными являются получение заготовок методом литья под давлением, который позволяет обеспечить высокую производительность, точность, возможность получения тонкостенного изделия сложной конфигурации. В качестве заготовкиотливка радиатора.

5.2 Выбор технологических баз Базой называют совокупность поверхностей, по отношению к которым ориентируют все остальные поверхности при работе детали в изделии или при обработке детали на станках. Различают конструкторские, технологические и измерительные базы. Конструкторские базы — поверхности, ориентирующие положение детали при ее работе в конструкции, технологические — при обработке, измерительные — при измерении. Принцип единства баз заключается в том, что в качестве технологических баз целесообразно выбрать те поверхности, которые являются конструкторскими и измерительными базами детали, и затем при операциях обработки он не должен меняться. Базами могут быть плоскости, отверстия, наружные и внутренние диаметры, центровые фаски и даже профильные поверхности, если они характеризуется размером, ограниченным допуском. Заготовки деталей полученные литьем при первой операции механической обработки, не имеют точных поверхностей. В этом случае используют необработанную поверхность, называемую черновой базой. При выборе черновой базы следует придерживаться следующих правил:

1) если обработке подлежат не все поверхности, то в качестве черновой базы принимают обычно необрабатываемые поверхности;

2) при обработке всех поверхностей детали за базовые обычно принимают те поверхности, которые имеют наименьший припуск;

3) необходимо отдавать предпочтение чистым поверхностям без следов метчиков и выпоров.

В качестве базы выбираем боковую цилиндрическую поверхность основания радиатора. При обработке резанием эта поверхность будет зажиматься в патроне станка (рис. 1).

Рисунок 1 — Базирование радиатора в патроне станка.

5.3 Определение структуры технологического процесса, последовательности и содержания операций Данная деталь изготавливается методом литья под давлением на литейной машине с горизонтальной камерой прессования. Пресс-форма изготавливается по 10 квалитету. Отливки, оформляемые в разъемных пресс-формах, получаются по 11 — 13-му квалитету. Внутренняя полость формы, обработана полировкой обеспечивает Ra 1,25 — 2,5 мкм.

На рис. 1 представлена схема изготовления радиатора на литейной машине с горизонтальной холодной камерой прессования. Процесс литья заключается в следующем. Расплавленный металл заливается в камеру прессования 4 (рис. 1 а), а затем плунжером 5 он под давлением подается в полость разъемной пресс-формы (рис. 1 б), состоящей из неподвижной 3 и подвижной 1 частей. Внутренняя полость в отливке оформляется стержнем 2. После выдержки под давлением, необходимой для затвердевания отливки, пресс-форма раскрывается (рис. 1 в), извлекается стержень 2 и отливка 7 выталкивателем 6 удаляется из рабочей полости пресс-формы. Время выдержки под давлением составляет примерно 10 с. Перед заливкой пресс-форму нагревают до 200 — 300 оС. После удаления отливки рабочую поверхность пресс-формы обдувают воздухом и смазывают специальными материалами для предупреждения приварки отливки к пресс-форме.

А б в Рисунок 1- Схема литья на литейной машине.

Воздух из пресс-формы удаляют вакуумированием рабочей полости перед заливкой расплавленного металла.

Операции технологического процесса.

Перед заливкой форму нагревают до 200−300 _С.

01 Нагрев расплава до 800 _С.

02 Расплавленный металл подается в литейную форму под давлением 100 МПа, со стоящую из подвижной и неподвижных частей.

03 Выдержка под давлением 100 МПа в течении 10 секунд (отливка кристаллизуется).

04 Пресс-форма раскрывается, отливка извлекается из рабочей полости, рабочую поверхность обдувают сжатым воздухом и смазывают специальными материалами для придупреждения приварки отливки к пресс-форме.

05 Отрезка приливов, литников, шлифовка.

06 Обработка детали на фрейзерном станке. Снятие слоя материала на 1 мм на поверхности А. Переход и обработка поверхности В.

07 Покрытие радиатора черной эмалью МЛ-165. Сушка.

5.4 Выбор и назначение режимов обработки Режимы обработки представляют совокупность параметров, определяющих условия, при которых изготавливают изделия. При литье давление должно быть порядка 100 МПа, выдержка под этим давлением 10 секунд. При механической обработке (точении) на токарном станке материалом рабочей части режущего инструмента является сплав ВК3 при подаче 0,04−0,1 мм/об при скорости резания 300−600 м/мин.

5.5 Выбор технологического оборудования и технологической оснастки Типовым технологическим оборудованием являются канальные индукционные печи ИАК-0,4, машины для литья цветных металлов под давлением с холодной горизонтальной камерой прессования 711ИИ07 (160т.с.), эксцентриковые кусачки ЭК-10 для отрезки литников, фрейзерные станки ИР500МФ4. Технологической оснасткой являются металлическая пресс-форма, изготовленная из термостойкой стали ЗХ2В8.

5.6 Выбор метода точности изготовления изделия Согласно ЕСТПП устанавливаются следующие виды технического контроля:

по унификации — единичный унифицированный;

по освоению процесса — рабочий, перспективный;

по степени регламентации действия, устанавливаемого в документации: маршрутный, операционный, маршрутно-операционный.

При разработке технологического процесса изготовления деталей РЭА необходимо устанавливать следующие объекты контроля: материал, полуфабрикат, заготовка, деталь. При контроле материала, полуфабриката, заготовки и детали в состав контролируемых признаков необходимо включить: марку материала, геометрические и физико-химические параметры, внешние и внутренние дефекты. Выбор средств измерения зависит от сложности формы контролируемой детали, от характера измеряемых параметров и типа производства.

Основные требования, предъявляемые к средствам измерения — точность, производительность и стоимость.

Для измерения точности изготовления изделия применяем фотоэлектрические сортировочные преобразователи типа 5ПФС с автоматическим контролем размеров и сортировкой изделий в размерные группы.

Основные параметры:

Интервал сортировки 5 мкм;

Цена деления шкалы 5 мкм;

Число рабочих групп сортировки 20;

4) Допустимая погрешность:

а) показаний по шкале, 0,25 деления;

б) интервала сортировки, 0,5 деления;

5) Измерительная сила 2 Н;

6) Присоединительный размер 60h7 мм;

7) Габаритные размеры 370*156*100 мм.

5.7 Нормирование технологического процесса Нормирование технологического процесса состоит в определении величины штучного времени.

Трудоемкость технологического процесса (норма времени) слагается из трудоемкости отдельных операций, которые определяются из выражения:

tшт.о = to + tв + tт. o + to. о + tп (7).

где to — основное технологическое время, затрачиваемое оборудованием на изменение формы, размеров, физико-механических свойств изделий в данной операции;

tв — вспомогательное время, затрачиваемое на установку и снятие детали со станка, управление станком и механизацией;

tт.o — время технического обслуживания, затрачиваемое на подналадку станка, смену рабочего инструмента и т. п.;

to.о — время, затрачиваемое на организационное обслуживание рабочего места и станка, получение сменного задания;

tп — время, затрачиваемое на отдых и естественные надобности исполнителя.

Время, слагаемое из основного и вспомогательного, называется оперативным.

toп = to + tв. Основное технологическое время to, рассчитывается исходя из режима работы оборудования (скорости резания, числа ходов пресса в мин., времени термической обработки и т. п.).

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта был разработан технологический процесс изготовления радиатора мощного транзистора. В качестве материала выбран литейный алюминиевый сплав АЛ 2, при массовом производстве.

1. Технологичность конструкций изделий/Под ред. Ю. Л. Амирова — М.:

Машиностроение, 1985.-268 с.

2. Павловский В. В., Васильев В. И., Гутман Г. Н. Проектирование.

технологических процессов изготовления РЭА.-М.:Радио и связь, 1982.-160 с.

3. Чернышов А. В. Проектирование технологических процессов изготовления деталей РЭС. Учеб. пособие. Воронеж, 1990 .- 95 с.

4. Технология деталей радиоэлектронной аппаратуры/Под ред. С. Е. Ушаковой.

М.: Радио и связь, 1986. 256 с.

5. Справочник технолога машиностроителя/Под ред. А. Н. Малова. -М.:

Машиностроение, 1972. — Т.2. 568 с.