電工電子技能與工藝實訓臺
一、產(chǎn)品概述
電工電子技能與工藝實訓臺是高度仿真工廠的電子焊接裝配生產(chǎn)線，滿足學員電子制作、電子設計大賽、課程設計、畢業(yè)設計、創(chuàng)新實踐活動等綜合性、設計性、創(chuàng)新性的實訓要求。可培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。適合技術(shù)學校、職業(yè)培訓學校、職教中心、鑒定站／所等電子類專業(yè)《電子工藝》相關(guān)課程的教學實訓和鑒定考核。
二、主要技術(shù)指標
1.輸入電壓：單相三線～220V±10% 50Hz；
2.裝置容量：＜700VA；
3.工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃相對濕度<90％(25℃)；
4.外形尺寸：單個實訓臺尺寸為1.6m×0.7m×1.15m。
三、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)：
裝置由儀器架、主機箱、實驗桌等組成。實驗裝置支架與實驗桌可組合、可拆裝。支架與桌腳一體，鋁合金結(jié)構(gòu)。
（一）儀器架：儀器架置于實訓臺頂部，由截面尺寸：70mm×70mm，由高性能表面氧化的鋁型材、雙面噴塑鋼板及一次成型鋁壓鑄框架連接構(gòu)件構(gòu)成（非焊接工藝），外形美觀，結(jié)構(gòu)牢固耐用。儀器架底部裝有隱藏式扁平形照明LED燈，光源集中柔和明亮，外形美觀。
（二）主機箱：
1.電源模塊可配置交流與直流，儀器儀表可選配，設備具備安全保護：具有漏電壓、漏電流、過載保護裝置，安全符合國家標準；直流電源為線性穩(wěn)壓電源。
2.設備技術(shù)指標
（1）工作電源：兩相三線AC 220V±10% 50Hz。
（2）溫度：－10～40℃；環(huán)境濕度：≤90%（25℃） 。
（3）整機功耗：≤700V.A 。
（4）安全保護措施：具有接地保護、漏電保護功能，安全性符合相關(guān)的國標標準。采用高絕緣的安 全型插座及帶絕緣護套的高強度安全型實驗導線。
3.設置電源及儀表配置
（1）總電源部分
a.總電源空氣式帶漏保開關(guān)加上熔斷器切換整個實訓臺的單相220V電源額定電流最大為10A安 全可靠。
b．指示燈-電源線插入電網(wǎng)后即紅燈亮表示工藝臺已接入電源漏電開關(guān)合閘后即綠燈亮表示工藝臺進入正常工作狀態(tài)。
（2）數(shù)顯單元和0V-30V可調(diào)直流電源部分雙工位共用一套
電源采用高速度的微電腦控制，電壓調(diào)整旋鈕不采用普通電位器（或多圈電位器），采用編碼器開關(guān)調(diào)整并帶有電壓值快增和快減功能，超長的使用壽命長。最小輸出電壓為0.00V。恒壓源配有全數(shù)字顯示電路，系統(tǒng)默認顯示恒壓源輸出電壓、電壓值為0V，通過按鍵可以實現(xiàn)輸出電流顯示，并帶有軟件校準功能。每路輸出電壓為0-32V/1A。恒壓源必須具有全方位的保護功能，如過流、過壓、過載、短路等多重保護，并帶有聲光報警。
（3）交流可調(diào)電源：3~24V交流電源七檔可調(diào)帶過載、短路保護;，雙工位共用一套。
（4）數(shù)字直流電壓表與電流表：雙工位，每工位各一套。
一只精密數(shù)字電壓表（DC 30V），一只精密數(shù)字電流表（DC 2000mA）。
（5）多功能插座，雙工位，每工位各一套10路單相電源插座，可以方便設備、儀表的擴展時使用。
四、仿真軟件（共配1套，購買數(shù)量少于20臺無此項配置）
▲1、電子技能虛擬實訓室軟件（網(wǎng)絡版，配30節(jié)點）
1.儀器儀表需包括指針式萬用表、數(shù)字式萬用表、普通示波器、信號發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、毫伏表、高頻信號發(fā)生器、鉗形電流表等至少8個實訓項目；每個實訓項目中，根據(jù)不同內(nèi)容的教學大綱要求，需包含各種儀器儀表的外形、面板、使用操作、考考你等不少于3個實訓任務，其中，數(shù)字式萬用表實訓任務需包括外形、面板、測電阻、測電壓（交、直流）、測電流、測二極管、測三極管、考考你；示波器項目中，當鼠標滑過面板上對應聚焦、亮度、旋鈕等，對該部分作用均有文字描述顯示�？伎寄銓嵱栱椖浚笕の缎源痤}，運用游戲一樣的模式，對正確與錯誤和時間的使用需做出記錄。
2.導線加工需包括常用材料、絕緣導線加工、屏蔽線加工、導線捆扎、導線連接等至少5個實訓項目；每個實訓項目中，根據(jù)教學大綱要求，需包含若干實訓任務，各實訓任務均配有考考你隨機小測試，使用恰當?shù)拿襟w手段來實現(xiàn)，教學設計合理，導航清晰,并配有語音講解功能。
3.檢修工具需包括焊接工具、鉗口工具、剪切工具、緊固工具等至少4個實訓項目；其中鉗口工具項目的實訓任務包括尖嘴鉗、平嘴鉗（扁口鉗）、園嘴鉗、鋼絲鉗、鑷子、壓接鉗、網(wǎng)線鉗等；根據(jù)相應的教學大綱，要求把各種檢修工具清楚表示，并配有語音講解功能。
4.焊接工藝需包含手工焊接、實訓、浸焊、波峰焊、再流焊、拆焊技術(shù)等至少6個實訓項目；其中手工焊接項目的實訓任務包括工具檢測、焊錫絲的握法、電烙鐵的握法（正握、反握、握筆）、五步焊接法、焊接質(zhì)量鑒別、貼片元件等。根據(jù)相應的教學大綱，要求把焊接工藝清楚表示，圖文并茂,并對重難點部分配有語音講解功能。
5.電子器件包括電阻器、電容器、電感和變壓器、二極管、三極管、晶閘管、模擬IC、數(shù)字IC、片狀元器件、電聲器件、開關(guān)接插件、發(fā)光顯示器件等至少12個實訓項目；根據(jù)相應的教學大綱，要求把常用的電子元器件都能清楚表示，教學任務需包括分類、標識、檢測、考考你等至少4部分,并對重難點部分著重練習,檢測方法不少于2鐘。
6.模擬電子技術(shù)包括射極偏置電路、基本放大電路、延時開關(guān)電路、ＲＣ震蕩電路、橋式整流電路、串聯(lián)穩(wěn)壓電路、直流電動機調(diào)速電路、調(diào)光臺燈、運放輸出功能擴展等至少9個實訓項目；根據(jù)相應的教學大綱，要求軟件能基本涵蓋所有的電子技術(shù)；教學任務需包括目的、電路、原理、布局、接線、仿真和排故等。用文字、圖片的形式展示學習目的，將主要掌握的知識點予以概括，了解本模塊主要的學習內(nèi)容包括原理、接線、故障原因及排除故障等；電氣電路與電路實物相互對比，當鼠標指向電氣圖某個器件時，相對應的實物也會放大顯現(xiàn)；動畫與配音結(jié)合，描述電路組成。原理動畫應包括兩部分：一是電路組成，以二維動畫的形式表現(xiàn)并配有語音講解；一是工作原理，通過語音及二維動畫的演示描述其工作過程。當前部分要求以高亮顯示。整個動畫要求流暢。同時動畫設有播放器，通過進度條來控制動畫進度，以達到學習者反復學習觀看的目的；布局要求將器件庫中在實訓過程所需的元件拖動放到配電柜中進行布局，并設定故障現(xiàn)象，通過儀器儀表來測量找到故障點，最后分析故障原因，設置原理圖，協(xié)助操作者了解相應原理，繼而分析故障原因、列出查找方法，通過儀器儀表找到故障點，最后判定故障結(jié)果。
7.數(shù)字電子技術(shù)包括宿舍燈控制電路、定時交流開關(guān)、步進電機控機器、智力競賽搶答器、移位型控制器、四路彩燈控制電路、聲光報警電路、數(shù)字鐘電路、基本邏輯關(guān)系等至少9個實訓項目；根據(jù)相應的教學大綱，要求軟件能基本涵蓋所有的電子技術(shù)；教學任務需包括目的、電路、原理、布局、接線、仿真和排故等。用文字、圖片的形式展示學習目的，將主要掌握的知識點予以概括，了解本模塊主要的學習內(nèi)容包括原理、接線、故障原因及排除故障等；電氣電路與電路實物相互對比，當鼠標指向電氣圖某個器件時，相對應的實物也會放大顯現(xiàn)；動畫與配音結(jié)合，描述電路組成。原理動畫應包括兩部分：一是電路組成，以二維動畫的形式表現(xiàn)并配有語音講解；一是工作原理，通過語音及二維動畫的演示描述其工作過程。當前部分要求以高亮顯示。整個動畫要求流暢。同時動畫設有播放器，通過進度條來控制動畫進度，以達到學習者反復學習觀看的目的；布局要求將器件庫中在實訓過程所需的元件拖動放到配電柜中進行布局，并設定故障現(xiàn)象，通過儀器儀表來測量找到故障點，最后分析故障原因，設置原理圖，協(xié)助操作者了解相應原理，繼而分析故障原因、列出查找方法，通過儀器儀表找到故障點，最后判定故障結(jié)果。
8.生產(chǎn)工藝包括器件準備、安裝、焊接（噴涂助焊劑、干燥和預熱、波峰焊、強迫風冷）、補焊調(diào)試、裝配測試、包裝入庫等至少6個實訓項目；根據(jù)教學大綱要求，需包含若干實訓任務，并用恰當?shù)拿襟w手段來實現(xiàn)，教學設計合理，導航清晰，并配有語音講解功能。
9.插裝工藝包括印制板分類、PCB生產(chǎn)工藝、插裝準備、手工插裝、機器插裝等至少5個實訓項目；據(jù)教學大綱要求，需包含若干實訓任務，使用恰當?shù)拿襟w手段來實現(xiàn)，教學設計合理，導航清晰，并配有語音講解功能。其中插裝準備包括元器件檢查、老化實驗、引線剪裁、導線剝頭、元器件成型、浸涂焊料等實訓任務。
10.SMT工藝包括表面組裝材料、SMT設備、SMT工藝、SMT生產(chǎn)過程等至少4個實訓項目；據(jù)教學大綱要求，需包含若干實訓任務，并用恰當?shù)拿襟w手段來實現(xiàn)，教學設計合理，導航清晰，并配有語音講解功能。其中SMT生產(chǎn)過程以流水線的產(chǎn)品生產(chǎn)說明SMT的生產(chǎn)過程，包括錫膏印刷、貼片、焊接、檢測、手工補裝、焊接、修整與檢測、抽樣實驗、包裝入庫等，通過國內(nèi)先進的某電視機生產(chǎn)線整體演示該過程。
11.收音機實訓包括工作原理、元件選擇、印制電路、元器件插裝、焊接、組裝、調(diào)試工藝、總裝、維修指南、維修訓練等至少10個實訓項目；據(jù)教學大綱要求，每個實訓項目還需包含若干實訓任務；調(diào)試工藝實訓要求分別練習靜音調(diào)試、接線和動態(tài)調(diào)試三種，其中動態(tài)調(diào)試要求可以做到三點統(tǒng)調(diào)，在調(diào)試練習過程中，鼠標點擊面板上對應的開關(guān)、旋轉(zhuǎn)按鈕等均伴有實物的仿真聲音。軟件要求教學設計合理，媒體表現(xiàn)方式豐富，交互性強等特點。
▲2、印制板工藝仿真教學軟件（網(wǎng)絡版，配30節(jié)點）
印制板工藝仿真教學軟件，貫徹了教育部頒布的《職業(yè)院校數(shù)字校園建設規(guī)范》，按照仿真教學資源的情境性、過程性、職業(yè)性、沉浸性等標準，選擇與其對應的最恰當?shù)拿襟w表現(xiàn)形式而設計開發(fā)。該軟件于生產(chǎn)廠商及學院拍攝取材，綜合了學校和企業(yè)各自的特色，融入了合理的教學設計。
對于印制板的生產(chǎn)過程，主要采用視頻的表現(xiàn)形式，再現(xiàn)了生產(chǎn)的真實環(huán)境，把現(xiàn)場工藝的原場景帶進了課堂，讓學生充分了解印制板生產(chǎn)方式和工藝流程，從而掌握工程操作技能。對于不容易觀察的內(nèi)容及可操作的技能點，則采用多媒體交互動畫技術(shù)，從而達到更佳的學習認效果。
| 單元名稱 | 模塊名稱 | 工藝內(nèi)容 |
| 簡介 | 前言 |
印制電路板簡稱印制板或PCB，電子產(chǎn)品由各種各樣的電子元器件組成。而這些元器件的載體和相互連接所依靠的是印制電路板。 印制板是由印制電路與基板構(gòu)成的，常用的基板為覆銅箔層壓板，簡稱覆銅板，印制板的種類，根據(jù)不同面數(shù)量的不同，印制板可分為單面板、雙面板、多層板，按照元器件組裝技術(shù)來分，有通孔插裝電路板、表面組裝電路板，按照基板材料來分，有剛性印制板和撓性印制板等。 |
| 單面印制板 | 早期電子產(chǎn)品大多使用單面印制板，單面印制板是基版上只有一面具有導電圖形的印制板，版上用來完成元器件電氣連接的線路稱為導線，用來固定元器件的圓形、矩形或其他幾何形狀的導電圖形，稱為焊盤，導電圖形上覆蓋著一層綠色薄膜叫做阻焊層，起到阻止焊錫與導電圖形接觸的作用，使焊點美觀整齊，焊盤通常涂敷了一層助焊劑，起到保護焊盤不被氧化和容易焊接的作用。 | |
| 雙面印制板 | 雙面印制板是指兩面都有導電圖形的印制板，為了實現(xiàn)版兩面的電氣連接，先在版兩面的焊盤位置上鉆孔，在孔壁上，再用化學方法鍍上金屬銅等。在雙面板上，元器件與信號線大多集中在一面，與元件面上，元器件的引腳焊接及電源走線大多在另一面及焊接面上，實現(xiàn)這種走線分工的雙面板的布線密度，要比單面板高出了許多，這種將元器件通過金屬化孔穿插到焊接面的裝配技術(shù)，稱為通孔插裝技術(shù)，又稱THT技術(shù)。 | |
| 多層印制板 | 多層印制板在每層印制板做好的基礎上，加上絕緣墊層，加壓成一個整體，不同層間的導線通過金屬化孔實現(xiàn)復雜的電氣連接，完成更加強大的電氣功能。多層板除了線路密集，可使整機體積更小，重量更輕外，還通常有兩層分別作為電源層與地層，有利于減小信號干擾，同時散熱也好，可提高整機的可靠性，當然，多層板的制造工藝復雜，成本也比單、雙面版高出很多。 | |
| SMT印制板 | 表面組裝印制板，表面組裝技術(shù)又稱SMT，其工藝特點可以通過與傳統(tǒng)的通孔插裝技術(shù)及THT的比較來體現(xiàn)。SMT即表面組裝技術(shù)，是指把片狀結(jié)構(gòu)的元器件貼裝在印制板的表面上。在SMT電路板上，焊點與元器件同處版的一面，無需再通過通孔在進入另一面固定，因此，在SMT印制電路板上，通孔只用來連接電路板兩面的導線，孔的數(shù)量也要少的多，孔的直徑也很小，這樣就能使電路板的裝配密度極大提高，SMT與THT的區(qū)別體現(xiàn)在組建形態(tài)、焊接、和組裝工藝方法等各方面，其焊接技術(shù)采用再流焊技術(shù)。 | |
| 撓性印制板 | 在需要與運動部件相連接的地方，例如，針式打印機的打印頭與主板間的電氣連接，可以采用撓性印制板，撓性印制電路板可以彎曲、扭轉(zhuǎn)，甚至可以折疊，具有輕、薄、短、小、結(jié)構(gòu)靈活的特點。 | |
| 制作工藝 | 設計 | 在印制板的生產(chǎn)過程中，首先需要一套符合質(zhì)量要求的１：１底片。使用印制板設計軟件，從事印制電路的設計，目前最常用的電子設計軟件為Protel99se、Altium Designer，而對于高端設計產(chǎn)品，常常使用Cadence、Mentor、Allegro等，這是設計單位在使用PCB設計軟件，設計印制板，可同時產(chǎn)生印制板制作過程中所需的各種圖紙，例如，原界面，焊接面，助焊層、阻焊層、印字圖、鉆孔圖、裝配圖等等，特別方便。 |
| 裁板 | 根據(jù)產(chǎn)品的大小下料，及按照設計的尺寸使用裁板機裁剪不同版，對于尺寸較小的印制板，為便于生產(chǎn)，也可將幾塊印制板，整齊排布在一張不同板上去制作，然后，再裁剪開。 | |
| 鉆孔 | 印制板的孔金屬化后，可實現(xiàn)層與層間電路的電氣連接，對THT插裝技術(shù)，孔的本身也起著固定插件的作用，電子CAD生成的鉆孔數(shù)據(jù)輸入電腦，數(shù)控鉆床在程序的控制下，自動移動鉆頭，找準位置鉆孔，通�？梢酝瑫r鉆透幾塊不同板，大大提高了生產(chǎn)精度和勞動效率。各種孔的不同板，要磨板，去除因鉆孔生成的毛刺。 | |
| 孔金屬化 | 金屬化孔是指頂層與底層之間的孔壁上，用化學反應，將一層薄銅渡在孔的內(nèi)壁上，厚度約5微米，使得印制電路板的頂層與底層相互連接。在實際生產(chǎn)中，鉆孔后的覆銅板，要經(jīng)過去油、粗化、浸清洗液、孔壁活化，化學沉銅以及電鍍沉銅等一系列工藝過程才能完成。 | |
| 清洗檢查 | 金屬化銅是印制板生產(chǎn)重要工序，一旦發(fā)生質(zhì)量問題，將影響電氣聯(lián)通，所以經(jīng)過化學鍍銅的覆銅板，再進入下一道工序前，要清洗、檢查。 | |
| 圖形轉(zhuǎn)移 | 圖形轉(zhuǎn)移是指把底片上的電路圖形轉(zhuǎn)印到覆銅板上的過程，其方法有光化學法、絲網(wǎng)落印等，光化學法，精度高，是將經(jīng)過表面清洗處理過的覆銅板，涂敷一層厚度均勻的感光膠膜，然后烘干。將底片精確定位在底圖感光膠的覆銅板上、曝光、顯影、沒有被感光的膠膜，在溫水中溶解、脫落，而留下的印制圖形，再被固膜、風化。 | |
| 鍍銅 | 通過金屬化孔工藝生成的金屬孔壁很薄，需要通過一定的化學反應，使沉銅達到約20微米的厚度，從而在孔壁及版面上沉積一層化學銅，達到所預期的導電性能與機械強度。 | |
| 蝕刻 | 化學時刻是利用化學的方法，腐蝕掉版上不需要的銅箔，留下電路圖形，常用的蝕刻液有酸性氯化銅、堿性氯化銅、過氧化氫、硫酸等。作為傳統(tǒng)蝕刻液的三氯化鐵，再生難、污染嚴重，已被淘汰，只適用于實驗室少量加工。 | |
| 清洗 | 經(jīng)過化學蝕刻的印制板，殘留許多化學溶液，需要經(jīng)過清洗、干燥，以便進入到下一工序。 | |
| 阻焊劑 | 阻焊劑是一種耐高溫的絕緣涂料，上阻焊劑的作用是限定焊接區(qū)域，防止焊接造成短路，以及防止受潮對版面銅箔的侵蝕。 | |
| 助焊劑 | 為提高印制電路的性能，便于自動化焊接，可以在導電圖形上涂敷一層金屬，其作用是保護銅箔，增加可焊性，和抗腐蝕、抗氧化。 | |
| 絲印 | 為便于安裝與維修方便，元器件最好用字符標記出來，這同樣可以通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)來實現(xiàn)，通常在元件面絲印有白色或黃色的字符，便于電路與元器件的標識。 | |
| 修邊 | 最后一道生產(chǎn)工序是修邊，去掉毛刺，通過銑床將外形成型，在經(jīng)過高壓清洗，送到電針測試，最后，將經(jīng)過檢驗合格的電路板包裝好。 | |
| 生產(chǎn)過程 | 印制板上生產(chǎn)過程 |
以一個雙面印制板的生產(chǎn)為例，首先，設計人員根據(jù)電路原理圖與版面尺寸的要求，使用計算機輔助設計軟件，進行元器件布局，設置布線規(guī)則，自動布線產(chǎn)生所需的電子文件，交給光繪機制版，產(chǎn)生各種短印底片。 生產(chǎn)車間將不同版下料，根據(jù)成品板的大小，裁剪成便于加工的尺寸，然后交數(shù)控鉆床鉆孔，鉆好孔的不同板，經(jīng)模板處理后，送去化學沉銅，生成金屬化孔，并通過電鍍銅工藝使孔壁電鍍層加厚，金屬化孔后的不同板，經(jīng)檢查處理后上層感光膠，烘干后將底片放在不同版上曝光，顯影，蝕刻，清洗，留下導電圖形，經(jīng)檢查，再經(jīng)過絲印涂敷防止焊接的阻焊劑，以及絲網(wǎng)漏印字符，再噴涂一層助焊劑、鉛錫合金。最后由銑床洗出印制板的外形，經(jīng)過高壓清洗，變真測試，成品檢驗、包裝。 |
