1
خلفية المشروع
باعتبارها حاملات للمكونات البصرية الدقيقة، تتطلب إطارات النظارات جودة سطح فائقة تؤثر بشكل مباشر على جماليات المنتج وراحة الارتداء والموقع المتميز للعلامة التجارية. تعتمد عمليات تلميع إطارات النظارات التقليدية في المقام الأول على العمليات اليدوية أو المعدات شبه الأوتوماتيكية، مما يكشف عن نقاط الضعف الأساسية التالية في ممارسة الإنتاج على المدى الطويل:
عنق الزجاجة في الكفاءة: يستغرق التلميع اليدوي للقطعة الواحدة ما يقرب من 8 إلى 12 دقيقة، حيث يحقق الفنيون المهرة قدرة يومية تتراوح بين 50 إلى 60 قطعة فقط، مما يتأثر بشكل كبير بمستويات مهارات الموظفين.
تقلب الجودة: تظهر العمليات اليدوية ضعف الاتساق. الأسطح المنحنية المعقدة مثل مناطق المفصلات الصدغية ووصلات وسادة الأنف عرضة لتلميع المناطق الميتة أو الإفراط في التلميع، مع معدلات عيوب تصل إلى 12-18%.
ضغط التكلفة: تبلغ تكلفة مستهلكات التلميع السنوية (المواد الكاشطة ومركبات التلميع) حوالي 450,000 يوان صيني لكل خط إنتاج، وتتجاوز تكاليف تآكل المعدات وصيانتها 23% من إجمالي تكاليف الإنتاج.
الامتثال البيئي: من الصعب معالجة الغبار والنفايات الكيميائية الناتجة عن التلميع التقليدي، وتواجه الشركات مخاطر الامتثال في ظل اللوائح البيئية الصارمة بشكل متزايد.
بدأت إحدى مؤسسات تصنيع النظارات بقدرة سنوية تبلغ حوالي 1.2 مليون إطار نظارات من المستوى المتوسط إلى العالي مشروعًا لترقية عملية التلميع في عام 2024 للتغلب على الاختناقات المذكورة أعلاه، بهدف تحقيق حل تلميع آلي بكفاءة مضاعفة وجودة مستقرة وتكاليف يمكن التحكم فيها.
2
حل
بعد البحث الفني وتقييم الحلول، قام فريق المشروع بتطوير 'نظام التلميع الاهتزازي بمساعدة المغناطيسية' (MAVPS) بشكل مبتكر. يدمج هذا النظام قدرة إزالة المواد الكلية للتلميع الاهتزازي مع خصائص التحكم الدقيقة الدقيقة لتقنية الهيولوجية المغناطيسية، مما يحقق تلميع فعال وموحد للأسطح المنحنية المعقدة في إطارات النظارات.
المبدأ الفني الأساسي
يمكن أن يخضع السائل المغنطيسي (MR) لتحول طوري على مستوى المللي ثانية تحت تأثير المجال المغناطيسي، ويتغير من حالة التدفق الحر إلى حالة شبه صلبة. يستخدم هذا الحل هذه الخاصية عن طريق دمج وحدة توليد مجال مغناطيسي قابلة للتعديل في الجزء السفلي من الحاوية الاهتزازية. من خلال التحكم الدقيق في قوة المجال المغناطيسي وتوزيعه، يتم تعديل الخصائص الريولوجية للحامل الكاشطة (المادة الكاشطة المركبة المغناطيسية) ديناميكيًا، مما يتيح التحكم المتباين في ضغط التلميع على مناطق مختلفة من إطار النظارات.
تدفق العملية والخطوات التشغيلية
- التحضير للمعالجة المسبقة: قم بتنظيف إطارات النظارات بالموجات فوق الصوتية المراد صقلها (درجة الحرارة 45 درجة مئوية، التردد 40 كيلو هرتز، المدة 5 دقائق) لإزالة الزيوت السطحية والشوائب الجسيمية، يليها التجفيف. تأمين إطارات النظارات في وسط الحاوية الاهتزازية باستخدام تركيبات متخصصة، وضمان المعابد في حالة شبه ممتدة لتجنب التدخل المتبادل.
- تحضير حامل المادة الكاشطة: قم بإعداد المادة الكاشطة المركبة المغنطيسية بالتركيبة الأساسية: مسحوق كربيد السيليكون الدقيق (حجم الجسيمات W3.5) بنسبة 35%، ومسحوق الحديد الكربونيل بنسبة 25%، وحامل زيت السيليكون بنسبة 38%، والفاعل بالسطح بنسبة 2%. إجمالي التحميل الكاشطة هو 65-70% من الحجم الفعال للحاوية.
- إعداد معلمة العملية: ضبط تردد الاهتزاز على 28-32 هرتز مع التحكم في السعة عند 1.8-2.2 مم؛ يتم ضبط قوة المجال المغناطيسي حسب المنطقة - 80-100 ملي تسلا لمناطق الجسم الرئيسية للمعبد، و120-150 ملي تسلا لمناطق دقة المفصلات؛ يتم ضبط دورة التلميع على 12 دقيقة لكل دفعة، ويتم تنفيذها على ثلاث مراحل (تلميع خشن 4 دقائق، تلميع ناعم 5 دقائق، التشطيب 3 دقائق).
- مراقبة العملية: مراقبة في الوقت الحقيقي لحالة سطح إطار النظارات من خلال وحدة الفحص البصري المتكاملة. يقوم النظام بجمع بيانات خشونة السطح كل دقيقتين، ويتقدم تلقائيًا إلى المرحلة التالية أو ينهي التلميع عندما تصل قيمة Ra إلى أقل من 0.08μm.
- بعد المعالجة: بعد الانتهاء من التلميع، قم بإيقاف تشغيل المجال المغناطيسي للسماح للحامل الكاشط بالعودة إلى حالة السائل لإزالة قطعة العمل بسهولة. قم بإجراء التنظيف الثانوي بالموجات فوق الصوتية (درجة الحرارة 35 درجة مئوية، التردد 28 كيلو هرتز، المدة 3 دقائق) لإزالة بقايا السطح الكاشطة. وأخيرا، إجراء الفحص البصري وقياس خشونة السطح.
معلمات المعدات الرئيسية
| فئة المعلمة |
اسم المعلمة |
قيمة إعداد |
| نظام الاهتزاز |
تردد الاهتزاز |
28-32 هرتز |
| نظام الاهتزاز |
السعة |
1.8-2.2 ملم |
| نظام الاهتزاز |
حجم الحاوية |
25 لتر |
| نظام المجال المغناطيسي |
قوة مجال منطقة الجسم الرئيسية |
80-100 طن متري |
| نظام المجال المغناطيسي |
قوة مجال منطقة المفصلة |
120-150 طن متري |
| نظام المجال المغناطيسي |
وقت الاستجابة للتبديل الميداني |
≥50 مللي ثانية |
| نظام جلخ |
حجم جسيمات المسحوق الدقيق SiC |
عرض 3.5 (حوالي 3.5 ميكرومتر) |
| نظام جلخ |
تحميل جلخ |
65-70% من حجم الحاوية |
| دورة العملية |
وقت تلميع دفعة واحدة |
12 دقيقة |
3
نتائج التنفيذ
اكتمل تركيب نظام MAVPS وتشغيله في أغسطس 2024. وبعد ثلاثة أشهر من التشغيل التجريبي وتحسين العملية، تم وضعه رسميًا في الإنتاج الضخم في نوفمبر 2024. وبحلول مارس 2025، تم صقل ما يقرب من 350,000 إطار نظارة بشكل تراكمي، مع تشغيل إجمالي مستقر. فيما يلي مقارنة بين المؤشرات الرئيسية قبل التنفيذ وبعده:
41%
توفير التكاليف الشامل
مقارنة البيانات التفصيلية
| مقياس التقييم |
قبل التنفيذ |
بعد التنفيذ |
التحسين |
| وقت تلميع قطعة واحدة |
10 دقيقة/قطعة |
3.5 دقيقة/قطعة |
الكفاءة تصل إلى 186% |
| السعة اليومية (خط واحد) |
55 قطعة |
160 قطعة |
زيادة السعة بنسبة 191% |
| خشونة السطح Ra |
0.15-0.25 ميكرومتر |
0.06-0.09 ميكرومتر |
تحسنت الجودة بشكل ملحوظ |
| معدل عيوب التلميع |
15.2% |
4.1% |
تم التخفيض بنسبة 73% |
| تكلفة المواد الاستهلاكية السنوية |
450,000 يوان/الخط |
260,000 يوان/الخط |
توفير 42% |
| تكلفة العمالة |
3 أشخاص/خط |
1 شخص/خط (الإشراف) |
تم تخفيض القوى العاملة بنسبة 67% |
| دورة صيانة المعدات |
صيانة أسبوعية |
صيانة شهرية |
تردد الصيانة انخفض بنسبة 75% |
علاوة على ذلك، يُظهر نظام MAVPS مزايا كبيرة في الجوانب التالية:
القدرة على التكيف مع الأسطح المعقدة: تظهر المناطق التي يصعب تغطيتها بالعمليات التقليدية، مثل المقاطع المنحنية وفتحات المفصلات، تحسينًا ملحوظًا في تجانس التلميع مع عدم وجود مناطق تلميع ميتة مرئية عند الفحص البصري.
اتساق السطح: في إنتاج الدفعات، يتم التحكم في اختلاف خشونة السطح داخل نفس الدفعة من إطارات النظارات ضمن ±0.015μm، وهو أفضل بكثير من ±0.08μm الذي تم تحقيقه عن طريق التلميع اليدوي.
تحسين البيئة: يتم استخدام المادة الكاشطة المركبة المغناطيسية في دورة مغلقة بدون تدفق غبار. يتم تقليل توليد النفايات بنسبة 85% تقريبًا، مما يقلل بشكل كبير من مخاطر الامتثال البيئي.
4
قيمة التطبيق
توفر تقنية التلميع الاهتزازي بمساعدة المغنطيسية المعتمدة في هذه الحالة مسارًا تقنيًا قابلاً للتكرار ونهجًا مبتكرًا لصناعة النظارات ومجال تلميع الأجهزة الدقيقة الأوسع. وتنعكس قيمته التطبيقية في الأبعاد التالية:
I. مرجع الصناعة على المستوى الفني
يؤدي إدخال تقنية الهيولوجية المغناطيسية إلى كسر نموذج 'تطبيق القوة الموحد' المتأصل للتلميع الاهتزازي التقليدي، مما يحقق تحكمًا دقيقًا متباينًا في مناطق مختلفة من قطع العمل المعقدة. ويمكن توسيع هذا المفهوم التقني ليشمل سيناريوهات تلميع أغلفة الساعات، والأجهزة الطبية، والصمامات الدقيقة، والمكونات المعدنية الأخرى ذات السمات الهندسية المعقدة، مما يدل على عالمية تقنية واسعة.
ثانيا. المنفعة مدفوعة على المستوى الاقتصادي
من منظور عائد الاستثمار، يتطلب نظام MAVPS ما يقرب من 850,000 يوان صيني من الاستثمار في المعدات لكل خط. وبالنظر إلى تحسينات الكفاءة، وخفض معدل العيوب، وتوفير تكاليف العمالة، وخفض تكاليف المواد الاستهلاكية، فإن فترة الاسترداد تبلغ حوالي 14 شهرًا. بالنسبة لمؤسسات تصنيع النظارات ذات القدرة السنوية التي تتجاوز مليون قطعة، يمكن أن تصل الفوائد الشاملة السنوية إلى 3-5 مليون يوان صيني بعد النشر على نطاق واسع، مما يدل على جدوى اقتصادية كبيرة.
ثالثا. الارتقاء الصناعي على المستوى الاستراتيجي
تمر صناعة تصنيع النظارات في الصين حاليًا بفترة انتقالية حرجة من 'تصنيع المعدات الأصلية' إلى 'تصنيع العلامات التجارية الذكية'. تعد الأتمتة والارتقاء الدقيق بعمليات التلميع بمثابة قدرة أساسية لتعزيز القيمة المضافة للمنتج ودعم أقساط العلامة التجارية. يوفر التطبيق الناجح لنظام MAVPS نموذجًا تقنيًا قابلاً للتنفيذ للصناعة، مما يساعد على تحقيق قفزة شاملة في قدرات العملية.
رابعا. توقعات آفاق الترويج
وبالنظر إلى المستقبل، من المتوقع أن تستمر تكنولوجيا التلميع الاهتزازي بمساعدة المغنطيسية في التعمق في الاتجاهات التالية:
- ترقية ذكية: دمج الفحص البصري بالذكاء الاصطناعي وخوارزميات التحكم التكيفية لتحقيق تحسين في الوقت الفعلي لمعلمات التلميع والتكرار الذاتي للعملية.
- التكيف مع المواد المتعددة: تطوير أنظمة صياغة متخصصة للمواد الكاشطة المناسبة لمواد إطارات النظارات المتطورة مثل سبائك التيتانيوم، وبيتا تيتانيوم، وسبائك الذاكرة.
- تكامل خط الإنتاج: تحقيق اتصال سلس مع عمليات التشكيل السابقة والطلاء الكهربائي/الطلاء اللاحقة لبناء خطوط إنتاج لتصنيع إطارات النظارات مؤتمتة بالكامل.
خاتمة
يؤكد التطبيق الناجح لنظام التلميع الاهتزازي بمساعدة المغنطيسية على الجدوى والقيمة التجارية للمسار الفني 'التحكم الميداني الذكي + التلميع الاهتزازي'. لا يعالج هذا الحل نقاط الألم طويلة الأمد في تلميع إطارات النظارات فحسب، بل يوفر أيضًا نموذجًا مبتكرًا للترقية التقنية في صناعة تلميع الأجهزة الدقيقة. ومع التقدم المستمر في التصنيع الذكي، ستصبح مثل هذه العمليات المبتكرة التي تدمج تقنيات متعددة التخصصات بمثابة دعم مهم للتنمية عالية الجودة في قطاع التصنيع.
