通訊用環(huán)行器批生產(chǎn)技術(shù)研究論文
環(huán)行器在民用通信領(lǐng)域用量巨大，主要起雙工、環(huán)行作用，是不可缺少的微波器件，但目前市場上環(huán)行器的價格較高，供貨周期長。因此，有必要從技術(shù)和管理上對環(huán)行器批生產(chǎn)技術(shù)進行研究并提出解決方案。
環(huán)行器是非互易的多端口器件，其工作原理如圖1所示，當電磁波從端口1輸入時，通過調(diào)節(jié)適當?shù)膮?shù)，其能量就能幾乎無損耗從2端口輸出，端口3則無能量輸出。
環(huán)行器在移動通信系統(tǒng)中用量巨大，但由于目前市場上環(huán)行器供應(yīng)商在產(chǎn)品批量生產(chǎn)管理能力、生產(chǎn)過程控制能力、產(chǎn)品容差設(shè)計能力等方面的不足，產(chǎn)品合格率低，生產(chǎn)效率低，導(dǎo)致產(chǎn)品價格昂貴并且周期較長。因此，本文在環(huán)行器生產(chǎn)的制約因素方面提出解決方案。
1 研究目標和主要考核指標
1.1 研究目標
本文通過對通訊用L波段環(huán)行器批生產(chǎn)技術(shù)研究，突破批量生產(chǎn)管理技術(shù)、生產(chǎn)過程控制技術(shù)、容差設(shè)計技術(shù)，完善環(huán)行器批生產(chǎn)管理質(zhì)量控制體系，使產(chǎn)品一次裝配合格率達到99.73%，產(chǎn)品生產(chǎn)能力達到每天300只/人。
1.2 研究內(nèi)容
“L波段環(huán)行器”批生產(chǎn)技術(shù)研究內(nèi)容如下：
(1)容差設(shè)計技術(shù);
(2)一致性裝配工藝技術(shù);
(3)批生產(chǎn)管理技術(shù);
(4)統(tǒng)計過程控制技術(shù)。
1.3 主要考核指標
批生產(chǎn)能力主要考核指標：
(1)產(chǎn)品一次裝配合格率達到99.73%;
(2)產(chǎn)品生產(chǎn)能力達到每天300只/人。
2 技術(shù)可行性分析
2.1 研究方案
項目分為三個階段：樣品階段、小批量試制階段和批生產(chǎn)階段。
樣品階段包括電路設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝設(shè)計，解決容差設(shè)計問題，進行三批次生產(chǎn)，每批不小于10只，一次裝配合格率大于95%。
小批量試制階段包括PID(過程識別文件)編制，工藝文件細化為操作文件，過程檢測規(guī)范制訂，工裝夾具設(shè)計及制作;解決產(chǎn)品一致性問題，進行三個批次生產(chǎn)，每批不小于100只，一次裝配合格率不低于99.73%。效率達到每天150只/人。
批生產(chǎn)驗證階段包括質(zhì)量保證大綱、生產(chǎn)過程控制文件編制，工藝優(yōu)化，SPC，缺陷分析及其糾正及預(yù)防措施方法研究，建立批生產(chǎn)體系;解決批生產(chǎn)工藝及管理問題，進行三個批次生產(chǎn)，每批不小于1000只，一次裝配合格率不低于99.73%。效率達到每天300只/人。
2.2 技術(shù)途徑
2.2.1 容差設(shè)計技術(shù)
容差設(shè)計包含結(jié)構(gòu)及電路的尺寸容差設(shè)計和材料性能的容差設(shè)計，尺寸容差主要有永磁體、中心導(dǎo)體、鐵氧體基片的尺寸誤差。材料性能主要指鐵氧體基片的電磁性能和永磁體的磁性能。
采用以下方法開展容差設(shè)計技術(shù)研究：
(1)確定永磁體、中心導(dǎo)體、鐵氧體基片的尺寸誤差和鐵氧體基片的電磁性能及永磁體的'磁性能偏差的一般水平;
(2)采用仿真分析方法，找出關(guān)鍵尺寸偏差和材料關(guān)鍵參數(shù)偏差;
(3)建立環(huán)行器的參數(shù)化仿真模型，通過仿真分析找出關(guān)鍵尺寸偏差和材料關(guān)鍵參數(shù)偏差。
2.2.2 一致性裝配工藝技術(shù)
一致性裝配工藝技術(shù)包含裝配工藝技術(shù)和裝配一致性控制技術(shù)。“L波段環(huán)行器”結(jié)構(gòu)相對簡單，中心導(dǎo)體通過器件端口引腳固定。本項目的裝配工藝技術(shù)主要是引腳的裝配和蓋板的裝配。
引腳裝配包括介質(zhì)套與腔體裝配，引腳與介質(zhì)套的裝配，引腳、介質(zhì)套、腔體均為緊配合。通過研究裝配的方法，設(shè)計適宜的工裝夾具，保證引腳、介質(zhì)套、腔體過孔同心，引腳底面與腔體底面之間平整，保證引腳裝配一致性。
蓋板裝配主要存在兩個問題：其一是旋擰蓋板時，中心導(dǎo)體受力，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動;其二是永磁體已經(jīng)充磁，蓋板是良好導(dǎo)磁體，裝配時蓋板與永磁體相吸，導(dǎo)致蓋板螺紋與腔體螺紋難以正確卡合而失效。輕微時，蓋板不正，嚴重時損壞螺紋。
為了解決蓋板裝配問題，采取以下措施：
(1)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，增加防轉(zhuǎn)片，防止中心導(dǎo)體隨蓋板裝配轉(zhuǎn)動;
(2)設(shè)計工裝夾具，確保蓋板螺紋與腔體螺紋正確卡合。
2.2.3 批生產(chǎn)管理技術(shù)
批生產(chǎn)管理技術(shù)包含物料管理、工裝夾具管理、儀器設(shè)備管理、產(chǎn)品批次管理、各工位工時分配、生產(chǎn)進度管理、不合格品管理、外包管理等內(nèi)容。
本文結(jié)合“L波段環(huán)行器”開展批生產(chǎn)管理技術(shù)研究，建立批生產(chǎn)管理體系，實現(xiàn)生產(chǎn)高效有序、過程可控、產(chǎn)品可追溯。為此采取以下措施：
(1)編制PID文件、工藝操作文件、過程檢測規(guī)范、過程控制文件等，細化生產(chǎn)操作流程和管理流程;
(2)提取過程數(shù)據(jù)對生產(chǎn)過程進行分析和控制。
2.2.4 統(tǒng)計過程控制技術(shù)
結(jié)合“L波段環(huán)行器”開展統(tǒng)計過程控制研究，采用以下途徑：
(1)確定關(guān)鍵工序節(jié)點和關(guān)鍵工藝參數(shù);
(2)確定關(guān)鍵工藝參數(shù)的控制量;
(3)確定已確定的工藝參數(shù)的采集、檢測、統(tǒng)計方法(計數(shù)、計量);
(4)確定采用的控制技術(shù);
(5)根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，利用控制圖進行受控狀態(tài)分析;
(6)對失控狀態(tài)運用直方圖、因果圖等方式分析失控原因;
(7)根據(jù)分析結(jié)果，采取糾正或預(yù)防措施，優(yōu)化工藝參數(shù);
(8)再確認工藝參數(shù)的控制量，達到過程統(tǒng)計受控，維持過程的穩(wěn)定和減少過程的波動，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性;
(9)計算Cpk，并進行分析;
(10)修訂工藝和操作文件。
3 應(yīng)用方向及成果形式
3.1 應(yīng)用方向
隨著通信行業(yè)的快速發(fā)展，通信產(chǎn)業(yè)有望突破萬億，而環(huán)行器直接用于基臺(站)和移動臺系統(tǒng)中，需求量巨大，預(yù)計未來10年環(huán)行器年需求量至少在上億萬只。
L波段環(huán)行器批生產(chǎn)技術(shù)攻關(guān)后，所得到的過程管理方法可應(yīng)用于其它民用鐵氧體器件的生產(chǎn)，軍用鐵氧體器件的批生產(chǎn)也可借鑒該技術(shù)。
3.2 最終成果形式
(1)PID文件
(2)工藝操作文件
(3)過程檢測規(guī)范
(4)質(zhì)量保證大綱
(5)生產(chǎn)過程控制文件
4 結(jié)束語
環(huán)行器具有體積小、重量輕、功率容量大、可靠性高等系列優(yōu)點，是通訊微波電路中必不可少的重要元器件之一，市場需求量巨大，如何控制產(chǎn)品成本、提高生產(chǎn)效率是環(huán)行器生產(chǎn)廠商面臨的一個重大挑戰(zhàn)，通過對環(huán)行器批生產(chǎn)技術(shù)研究，使得我們在容差設(shè)計技術(shù)、裝配工藝技術(shù)、過程控制技術(shù)以及管理等方面可得到較大提升。
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