一、工作站核心组成
1. 机器人系统
型号选项
AR1440:负载20kg,臂展2010mm,适用于中小型模具修复
AR2010:负载10kg,臂展2012mm,高精度,适合复杂曲面修复
配置:6轴关节式设计,IP67防护(耐粉尘/高温飞溅),可选装防撞传感器。
2. 焊接系统(客户定制化)
兼容电源:林肯PowerWave、福尼斯CMT、伊萨TIG等,支持脉冲焊/冷金属过渡。
送丝机构:配备推拉丝双驱系统,适应长距离送丝(长15米)。
焊枪:水冷式MIG焊枪,耐高温设计(1200℃)
3. 视觉与检测系统
3D线激光扫描仪:精度±0.05mm,快速生成模具损伤点云数据。
红外热像仪:实时监控焊接温度场,防止过热变形。
AI缺陷分析软件:自动识别裂纹/磨损区域,生成修复路径。
4. 工艺辅助模块
变位机:双轴伺服驱动,承重2吨,支持360°翻转(适应大型模具)。
清枪站:自动剪丝+喷嘴清洁,减少人工干预。
除尘系统:侧吸式烟雾净化器(过滤效率99%),符合OSHA标准。
5. 安全防护
激光安全光幕+物理围栏(带联锁门禁)
紧急停止双回路设计,声光报警系统
防电弧玻璃观察窗(带自动滤光功能)
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二、智能软件架构
1. 核心控制
安川YRC1000控制器:内置MotoPlus SDK,支持Python脚本扩展。
多机协同:通过EtherCAT同步控制焊接电源、变位机、扫描仪。
2. 工艺数据库
材料库:H13、5CrNiMo等热锻钢参数预设(电流/速度/层间温度)。
案例库:存储典型模具(连杆/齿轮模)修复工艺,缩短编程时间70%。
3. 离线编程系统
MotoSim EG-VRC:基于CAD模型自动生成修复路径,碰撞检测精度0.1mm。
AR示教:通过Hololens 2实现混合现实路径修正。
4. 数字孪生监控
实时映射机器人姿态、焊接电流、温度曲线,异常工况自动触发MES报警。
三、典型修复流程(以汽车曲轴模为例)
1. 预处理
- 喷砂清理氧化层 → 酒精超声波清洗 → 磁粉探伤标记缺陷区域。
2. 智能修复
- 3D扫描生成损伤模型 → AI规划堆焊顺序 → 脉冲MAG焊(1.2mm ER120S-G焊丝,层温≤250℃)。
3. 后处理
- 数控铣床精加工 → 激光淬火(硬度恢复至52HRC) → 三坐标检测(公差±0.1mm)。
四、定制化选项
焊接工艺包:可选激光熔覆(针对高合金模具)或等离子转移弧堆焊(PTA)。
扩展接口:预留OPC UA接口,支持与工厂SCADA/MES系统无缝对接。
移动式工作站:可选AGV底盘,实现多工位柔性化修复(需AR2010轻量化机型)。
五、技术优势
效率提升:比人工修复快3倍,连续作业24小时无间断。
一致性:CV%(熔深波动)<5%,远优于人工焊接的15-20%。
成本节约:单次修复材料浪费减少40%,模具寿命延长2-3倍。
六、应用场景
汽车行业:变速箱齿轮模/曲轴模批量修复
航空航天:钛合金锻模激光增材修复
能源领域:风电法兰大型模具现场维护
该方案已成功应用于某重型机械集团,实现模具修复成本下降58%。