电弧增材制造设备软件开发和电弧增材/修复/焊接工艺研究项目公告

条目号

技术要求

1

数量：1套；

2

交付周期：合同签订生效后1个月内完成系统设计方案评审；合同签订生效后8个月内完成设备安装调试和加工试验，达到设备验收状态，合同签订生效后20个月内完成工艺研究、材料性能检测、工艺参数固化和工程应用验证，达到项目验收状态，进行终验收。

3

软件及工艺用途及总体要求：

3.1

软件及工艺用途：电弧增材制造设备的软件开发涉及地轨、工业机器人、焊机和夹具的精准协同控制，基于机器视觉的熔池状态实时监测，待修复工装零件三维形貌扫描识别，焊接/增材的电流、电压、送丝速度、焊丝回抽频率等工艺参数采集，增材制造分层切片路径规划软件开发、离线编程系统开发等工作。实现电弧增材制造设备对6061铝合金、TC4钛合金和4J36殷瓦钢的增材制造和增材修复试验，实现6061铝合金工装卡板增材修复和Q235钢件、6061铝件的自动化焊接技术工程应用；

*3.2

总体要求：进行设备集成控制及增材制造、柔性修复和电弧焊接软件开发、设备综合调试和工艺技术研究，结合已有软件或者自行研发全套软件，实现臂展2.5米的库卡KR50R2500工业机器人安装在10米级地轨上，机器人末端携带福尼斯CMT Advanced 4000焊机、熔池相机和智能化外形扫描设备，配合柔性夹具完成电弧增材制造、电弧增材修复和机器人焊接多重功能，焊丝直径为1.2mm，切换焊丝时无残留。

注：已有软件包括，定向能沉积路径规划软件（分层切片、路径规划）、焊接数据采集与监视控制系统软件（焊机电流、电压、送丝速度等工艺参数采集）和工艺数据库软件（工艺参数管理、追溯、对比、导出等）。

3.3

软件开发具体要求

3.3.1

软件具有设备自诊断功能，当设备出现故障时能根据故障情况给出警示或停机，并能够通过故障代码或弹窗等方式初步指示故障原因；

3.3.2

工业机器人末端安装有熔池相机和外形扫描设备，通过软件开发将熔池相机采集的数据实时回传至工控机，通过外形扫描设备实现自动化识别待修复部位的几何尺寸信息，且可以与理论数模对比，自动化确定待修复部位，并通过离线编程或免编程进行路径规划，完成电弧增材修复；

3.3.3

设备配有工控机和手持控制器终端，通过软件集成，实现在工控机上进行设备与操作人员之间的人机交互，完成增材、修复、焊接的路径规划，进行设备运动控制和焊接工艺参数设置，并通过工控机显示器实时反馈实际的工艺参数；

3.3.4

软件具备急停、复位、断电记忆等功能，在突发断电情况时，设备不会丢失其精确的断点位置，自动停机，能在电力恢复后返回断点继续工作；

3.3.5

软件具备运动保护功能，可预防错误操作或意外事故损坏设备，具有可编辑的电子围栏，在人员进入机械臂工作区域时给出警示，必要时停机避免碰撞；通过程序互锁、声光报警提示，同步在多个区域配备急停按钮等措施，确保设备安全稳定运行，并防护人员安全；

3.3.6

软件具有设备自检和参数可视功能，可以显示当前的工作状态、完成进度等信息，打印/修复零件过程中设备运行稳定；

*3.3.7

软件可控制送丝机构按工艺参数设置流畅送丝，无缠绕、断丝现象，当焊丝余量不足时设备应给出提示，焊丝用尽后、或发生断丝、堵丝等故障时，设备可自动熄弧停机，自动记忆工作状态和位置，并给出声光报警及控制界面弹窗指示，人工更换焊丝后，设备可回到停机位置继续工作；

*3.3.8

软件可检测保护气体供气状态，当气源压力不足、压力过大或气体保护缺失时，系统可给出相应的提示信息，并停机、声光报警，弹窗提示；

3.3.9

全套软件应为乙方自主集成，如使用第三方软件须保证正版授权，必须提供软件备份，必须公开软件接口，需满足甲方通过以太网接口采集数据的需求和后续根据使用情况进行设备软硬件改造升级的需求，甲方需获得软件接口的全部许可及授权；

3.3.10

设备硬件预留出RJ45以太网接口和其他进行数据交互所需的通讯硬件接口，设备软件需具有通过通讯接口进行数据读取、输入、输出、复制的能力，设备可进行二次集成开发改造；

3.3.11

软件同时具备示教编程和离线编程功能，设备增材、修复和焊接工作支持离线编制加工程序，将程序导入设备后按照加工程序完成对应工作；

*3.3.12

软件支持.stl等格式文件的导入、导出、预览、移动、旋转、截图等功能。在程序编制完成后可根据路径规划情况结合现场工装夹具进行运动路径虚拟仿真,通过仿真识别路径规划是否正确,确定设备的可达性，检验机器人的奇异点，检查设备是否会发生碰撞；

3.3.13

软件具备数据采集及在线调整功能，设备可在工控机界面上实时显示焊接电流、电压、送丝速度等工艺参数，实时回传熔池相机采集的熔池信息，可在任务执行过程中通过工控机或手持终端人工干预调整工艺参数，可将采集的数据自动整理成报表输出，可以存储历史数据，将研制过程中的工艺参数集中存储，动态管理，方便可视化编辑和调用；

3.3.14

系统通过传感器实时采集的氩气浓度信息，并通过软件读取传感器数据，实时监测人员工作环境和增材工作密闭空间中的氩气浓度，在氩气浓度不符合标准时给出声光报警和弹窗提示；

3.3.15

为确保设备集成控制软件运行流畅，无电磁干扰，控制精度符合要求，乙方需协助甲方完成结构和电气系统集成设计与制造。通过软硬件协调，实现电弧增材制造设备增材制造、增材修复和自动焊接，甲方方深度参与软件开发过程，进行全面介入、监督和检查，乙方有义务协助甲方进行设备调试和工艺技术研究；

3.3.16

软件的功能性验收要求：软件的功能性验收试验由乙方负责，甲方制定验收方案，甲乙双方共同确认；在试验过程中，甲方给予乙方一定协助，协助内容包括：基本试验场地，风水电气、氩气。

3.4

工艺技术要求

3.4.1

总体要求

3.4.1.1

乙方协助甲方共同开展增材、修复、焊接的工艺试验和成形后热处理工艺试验，共同摸索工艺参数，并形成工艺参数包，将工艺参数包通过工艺数据库软件进行综合运维，工艺研究前期由乙方牵头研究项目对应材料和制造工艺的具体工艺参数，甲方全程参与，待工艺成熟后由甲方为主开展工程应用试验，乙方协助，完成设备和工艺的工程应用；

3.4.1.2

工艺研究阶段，甲方提供有限数量的焊丝、基板、氩气等原材料和有限次数的理化检测、外形测量、殷瓦钢热抽冷抽等服务，乙方负责协同甲方共同完成所有工艺研究阶段的试验检测工作,其中4J36殷瓦钢增材件热膨胀系数、热导率等甲方不具备条件的检测工作，乙方负责出具第三方检测报告。乙方需在双方约定的周期内和条件下完成工艺研究工作；

3.4.1.3

工艺技术研究试验由乙方牵头负责，乙方制定工艺技术研究试验方案，甲方予以审查确认；在试验过程中，甲方给予乙方一定协助，协助内容包括：基本试验场地，风水电气、氩气、基板以及一定量的焊丝等试验耗材，其中给予协助的焊丝原材料价格不超过10万元（价格核定以甲方实际采购价格为准）。若试验件需开展理化性能试验，其中甲方提供的焊丝所制造的试验件的力学性能及X射线检测由甲方负责，超出上述范围的由乙方负责；

3.4.1.4

工艺技术研究过程中产生的所有试验数据、过程资料、研究成果、试验件实物等均归甲方所有，未经甲方同意，乙方不得用于其他用途。

3.4.2

电弧增材要求

3.4.2.1

完成电弧增材工艺技术研究，分别实现6061铝合金、TC4钛合金、4J36殷瓦钢三种材料典型零件增材制造；

3.4.2.2

电弧增材路径规划软件可实现根据产品数模进行智能化的分层切片和路径规划，达到从三维模型到高精度、高效率机器人加工代码的全自动生成；

3.4.2.3

增材制造过程中，可通过外形扫描设备实施监测增材零件的层高，结合路径规划算法，对实际层高进行自动补偿和修正。

3.4.3

柔性修复要求

3.4.3.1

完成柔性修复工艺技术研究，分别实现6061铝合金、TC4钛合金、4J36殷瓦钢三种材料典型试验件增材修复；实现6061铝合金工装卡板增材修复工程应用；

3.4.3.2

结合控制软件、电弧增材工艺要求，协同甲方设计符合增材制造修复工艺需求的柔性夹具，实现多种不同结构工装卡板的可靠、防变形装夹固定，装夹后位置姿态需能够与工业机器人协同完成增材修复工作；

3.4.3.3

电弧增材修复通过工业机器人末端的外形扫描设备主动扫描工件外形，拟合零件实际状态，结合工件理论数模，自动化确定电弧增材修复的起终点位置和行走路径；

3.4.3.4

对于已知偏差量的增材修复，可根据理论数模规划增材制造路径，对于偏差量未知的增材修复，根据外形扫描情况与理论数模的拟合对比，确定增材修复的位置和范围，规划增材修复路径，结合外形扫描设备寻找增材修复起点，一键自动进行增材修复。

3.4.4

焊接要求

3.4.4.1

完成电弧焊接工艺技术研究，实现Q235钢件和6061铝件直线焊缝的焊接；

3.4.4.2

设备可采用离线编程或智能焊接的方式实现工装直线焊缝的焊接；

3.4.4.3

设备需同时实现无坡口焊缝的单层单道焊接和有坡口焊缝多层多道焊接；

3.5

理化检测要求：电弧增材、柔性修复和焊接工艺研究过程中制造的试验件，由甲方依据GB、GJB或企业标准进行力学性能测试及X射线检测，试验合格后方可通过验收。

4

技术指标：

*4.1

开发设备集成控制软件，实现设备联动控制，通过伺服补偿达到机器人和地轨七轴联动绝对定位精度≤±1.5mm，重复定位精度≤±0.2mm，设备可进行机器人、地轨实时协同控制；

4.2

机器人在地轨上运动时，在10米范围内的绝对定位精度≤±0.8mm，重复定位精度≤±0.1mm；

4.3

电弧增材件力学性能不低于基材的力学性能，电弧增材零件几何外形误差±2.5mm；

*4.4

4J36殷瓦钢增材试验件平均线性热膨胀系数α（不大于）：将半成品试样加热至840℃±10℃，保温1小时，水淬，再将试样加工为测试试样，再加热至315℃±10℃，保温1小时，随炉冷或空冷；20℃～200℃膨胀系数：1.9～2.7×10-6/℃，热导率 10-15W/(mk)，需出具第三方检测报告；

*4.5

4J36殷瓦钢增材试验件冷抽性能要求:制真空袋后，抽真空到至少0.08MPa以上，保持真空至少10min，停止抽真空后 10min 内真空度下降≤0.02MPa；

*4.6

4J36殷瓦钢增材试验件热抽性能要求：制真空袋后，工作温度200℃、抽真空到至少0.08MPa以上，保持真空至少15～30min，停止抽真空后5min之内真空度下降≤0.017MPa；

4.7

TC4 钛合金内部缺陷按照SYPS10015-2024《钛及钛合金钨极氩弧焊》中二级焊缝要求执行；

4.8

铝合金零件内部缺陷SYPS10009-2024《铝及铝合金的熔焊》中二级焊缝要求执行；

4.9

材料机械性能要求见下表：

4.10

增材零件修复部分可靠不脱落，工装卡板增材修复界面结合强度不低于基材的力学性能的65%；

*4.11

工装卡板修复工程应用，需保证增材后卡板基材平面度变形≤±0.1mm，平面度以三坐标测量机的测量结果为准；

4.12

对焊接后零件或试样进行目视检查，应无表面气孔、表面裂纹、未焊透、未熔合、咬边、弧坑、烧穿、焊瘤、氧化色等。

5

知识产权要求：乙方须向甲方公开集成控制系统软件源代码，完成的技术资料和成果所有权归属甲方所有。

6

其他未尽事宜，双方协商解决。

7

项目培训要求

7.1

在项目研制过程中，双方协同开展项目研制，甲方相关方向技术人员通过在乙方指导下深入参与项目研制过程，学习电弧增材制造设备研制和电弧增材工艺技术研究；

7.2

在项目终验收前，乙方需为甲方提供不少于10个工作日的技术培训，培训内容如下：

7.2.1

设备的安装及调试，设备的接口及数据采集和应用拓展方法；

7.2.2

设备使用及离线编程培训，要确保甲方技术人员和操作人员可以熟练操作设备，能够进行增材、修复和焊接的离线编程；

7.2.3

软件编程培训，对项目研制中用到的上位机、下位机和离线编程系统所使用的软件进行软件编程应用培训，达到甲方设计人员可以独立使用相应软件平台编制简单程序，可以看懂乙方编制的程序源码，可以调用软件接口进行基础的功能拓展；

7.2.4

设备常见故障诊断和故障处理培训，设备日常维护保养和精度校准培训；

7.2.5

设备面向其他材料开展增材、修复、焊接工艺技术研究的具体方法培训；

7.2.6

其他必要的培训需求，具体内容由双方协商。

8

终验收所提供交付成果：

8.1

全套软件备份，软件授权书，软件安装部署手册（包括软件环境部署说明，软件安装与配置，软件初始化说明、错误问题处理说明等），软件使用说明书（含软件接口调用说明）；

8.2

电弧增材制造设备精度检测报告；

8.3

电弧增材制造设备使用说明书；

8.4

电弧增材制造设备运行维护及精度校准说明书；

8.5

电弧增材制造设备常见故障及处理措施手册；

8.6

电弧增材制造设备典型操作规程；

8.7

TC4 钛合金、6061 铝合金、4J36 殷瓦钢电弧增材工艺参数包（含热处理参数）；

8.8

TC4 钛合金、6061铝合金、4J36 殷瓦钢电弧增材修复工艺参数包（含热处理参数），6061铝合金卡板电弧增材修复工程应用参数包（含热处理参数）；

8.9

Q235 钢件、6061 铝合金焊接工艺参数包；

8.10

TC4 钛合金、6061 铝合金、4J36 殷瓦钢增材制造试验件、工艺参数及材料性能检测报告；

8.11

TC4 钛合金、6061 铝合金、4J36 殷瓦钢增材修复试验件、工艺参数及完整材料性能检测报告；

8.12

Q235 钢件、6061 铝件直线焊缝焊接试验件、工艺参数及焊接工艺评定报告；

8.13

型架卡板增材修复试样及修复工艺文件（含工艺参数、操作规范、质量控制要求）；

8.14

所有试验件需标注材料牌号、规格、制造日期、检测状态，检测报告需由具备资质的第三方检****实验室出具，数据真实有效，具备可追溯性。

9

方案评审和验收：

9.1

方案评审：

9.1.1

合同签订1个月内完成电弧增材制造设备软件开发和电弧增材/修复/焊接工艺研究方案评审，乙方实施方案编制完成后通知甲方，在甲方处进行方案评审，经双方评审通过后才能开始实施；

9.1.2

评审内容：依据技术协议进行评审，包含但不局限于设备结构设计、电气设计、软件架构与功能实现、软件开发环境介绍、设备软硬件接口、设备使用方法、工艺研究规划、工艺参数研究方法、增材/修复/焊接试验件制造、热处理与理化检测方法、焊接和修复工程应用规划等；

9.1.3

评审后形成方案评审报告，评审报告双方签字认可。

9.2

验收：

9.2.1

分为设备验收、工艺验收两个部分进行

9.2.2

合同签订生效8个月内完成设备验收，设备综合调试完成后，由甲方进行设备功能测试，符合技术要求方可进行验收；

9.2.3

项目按照技术协议、合同等规定的条款和要求进行设备验收。当设备精度、功能等符合技术协议等规定的条款和要求且无较大技术质量问题时，视为设备验收通过；

9.2.4

合同签订生效20个月内完成工艺验收，设备需按工艺技术要求和工程应用要求完成相应试验件制造、检验和工程应用项目验证实施，材料性能和成形精度等达到技术协议中规定的技术指标，工艺参数固化后视为工艺验收通过；

9.2.5

工艺验收通过后进行项目终验收。按照甲方对项目档案管理、固定资产管理规定和要求进行终验收；

9.2.6

项目所有验收工作在甲方现场实施，乙方全程配合；

10

软件备份提供电子版，所有试验件提供实物，其余资料同时提供纸质版和电子版。

11

其他未尽事宜，双方协商解决。