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(jìn)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(dāng)電磁波從端口1輸入時，通過調(diào)節(jié)適當(dāng)?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(biāo)和主要考核指標(biāo)
1.1 研究目標(biāo)
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(dá)到99.73%，產(chǎn)品生產(chǎn)能力達(dá)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(biāo)
批生產(chǎn)能力主要考核指標(biāo)：
(1)產(chǎn)品一次裝配合格率達(dá)到99.73%;
(2)產(chǎn)品生產(chǎn)能力達(dá)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(jìn)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(xì)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(jìn)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(dá)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(jìn)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(dá)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(yán)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(jìn)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(xì)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(jìn)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(jìn)行受控狀態(tài)分析;
(6)對失控狀態(tài)運(yùn)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(rèn)工藝參數(shù)的控制量，達(dá)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(jìn)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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