开发项目立项书.docx
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开发项目立项书
开发项目立项书（机器人三维光纤激光切割机）
文件类别
开发项目立项书
文件编号
RS-R&D-03-003
二级文件
版本
V0
页码
2/10
机器人三维激光切割机开发项目立项书
项目名称：
三维激光切割机项目编号：
负责人：
覃见吉承担部门：
研发部协作单位（部门）：
盖章）
申报日期：
2017
年7
月28
日
批准日期：
年月
日
广州锐速智能科技有限公司
盖章）
文件类别
开发项目立项书
文件编号
RS-R&D-03-003
二级文件
版本
V0
页码
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文件发行及分发状况
分发部门
采购
财务
文控
项目
收文章
发行章
份数
1
1
1
1
发行部门
工程技术部
变更履历
No.
版本
修订日期
修订内容
修订者
1
V0
2017.07.28
三维光纤激光切割机
2
3
4
5
6
7
8
文件类别
开发项目立项书
文件编号
RS-R&D-03-003
二级文件
版本
V0
页码
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9
10
11
12
制作
审核
批准
覃见吉2017.07.28
研发项目名称：
机器人三维激光切割机
、立项依据
（一）国内外现状、水平和发展趋势目前市面的钣金激光切割机大部分只能切割平面，三维异形曲面只能依赖加工中心，造价高占地面积大，维护成本高，现推出工业机器人＋光纤激光器的组合进行三维切割，耗材耗电总费用控制在每小时20元内，切割精度高，切割幅面大
（二）项目研究开发对本企业、行业的推动（带动）作用采用工业机器人＋光纤激光器的组合进行加工，修边冲孔等工艺一次完成，切口整齐无需后道工艺再处理，大大缩短了工艺流程，降低了人工成本和模具费用的投入，也提高了产品档次和产品附加值
首先，用工业机器人代替五轴机床。
两者都能进行空间轨迹的描述实现三维立体切割，工业机器人的重复定位精度比五轴机床稍低，约为±100uM，但这完全可以满足汽车钣金覆盖件和底盘件行业的精度要求了。
而采用工业机器人大大降低了系统的成本造价，减少了耗电系统费用和系统运行维护费用，减少了系统的占地面积。
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文件编号
RS-R&D-03-003
二级文件
版本
V0
页码
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其次，用光纤激光器代替CO2激光器。
光纤激光技术是近几年高速发展的激光技术，相比传统激光，具有更好的切割质量，更低的系统造价，更长的使用寿命和更低的维护费用，更低的耗电。
关键是光纤激光器的激光可以通过光纤传输，方便与工业机器连接，实现柔性加工。
（三）项目达到的技术水平及市场前景采用工业机器人＋光纤激光器的组合进行加工更加适合小批量多批次的维修市场、新品试制和非标定制等一些个性化的切割需求。
而且，投资高柔性高效率的激光切割设备，来代替昂贵的冲压设备和剪裁设备，可以更加灵活的更换产品，把握市场。
二、研究开发内容和目标
（一）项目主要研究内容史陶比尔工业机器人＋光纤激光器三维激光切割头钣金铝材切割工艺
（二）关键技术
1.因为采用了业内最高精度的史陶比尔机械手，本体较轻，切割速度快，在小弧度的精细切割和大边的高速切割方面具有明显优势，实际切割速度可以达到18米/分钟而无抖动，综合加工效率是其他品牌机械手组合的两倍，性价比高，还可以节约一组的材和人工，后期可以少追加设备也能满足产能要求。
典型参数为0.8MM厚碳钢用300W激光器，大边的切割速度可达10米/分钟以上，采用400W激光器可达15米/分钟以上。
有些品牌的机械手，因为自重高达四五百公斤，吊装后微小的抖动会通过2米臂长的放大，影响切割精度，所以不管用多大的激光器，实际切割速度一般不会超过6米/分钟。
2.切割精度高。
系统重复定位精度高达±0.1M，完全可以满足汽车钣金覆盖件行业的精度需求。
可切割直径小至2MM的小圆，切割效果圆滑美观，目测无形变和毛刺。
3.切割幅面大，实际死角小。
选配臂长2.01米的机械手，除了实现直径达3米的半球形三维加工区域外，还可实现2.5米×1.25米的二维平面切割
4.针对三维切割的现场情况，选配高品质三维切割头，性能稳定，价格低廉，维修便捷。
在汽车钣金覆盖件行业，工件的形变和破损会引起切割头的碰撞，加上工人操作的失误，切割头的碰撞与损坏更是不可避免的。
5.根据实际需要选配离线编程软件，可读取UG,SOLIDWORK等三维作图软件导出的vda,igs,x_t,sldprt,prt,stp,ipt,par等格式的数模，修改后直接生成切割轨迹，代替人工示教，简单易用。
6.工业控制理念，模块化设计，全系统的防护等级为IP55,机械手防护等级高达IP65，系统集成度高，故障少，抗冲击振动，抗灰尘，无须光学调整或维护，真正适合于工业加工领域的应用。
而其他同类产品为简单集成，设备的稳定性较差。
7.系统的工艺性和易用性较好。
使用史陶比尔的机械手软件做二次开发，很多人性化的功能可以实现，如专家数据库功能。
不同的材质（如碳钢和镀锌板和不锈钢），不同的料厚，不同的速度，需要对应不同的激光功率和吹氧压力通过自行开发的数据库功能模块来实现参数的自动匹配，这就大大降低了对操作工人的要求，降低了对工人的管理难度。
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（三）主要技术指标或经济指标
五轴机床＋CO2激光器
工业机器人＋光纤激光器
加工速度
据工件材质、工件料厚和选配激光器功
据工件材质、工件料厚和选配激光器功率大小而异，如0.8MM
率大小而异，大幅面路径的切割速度一
厚碳钢用500W激光器，大幅面路径的切割速度可达15米/
般不超过8米/分钟，切割小园小拐角
分钟，但切割小圆小拐角的速度较慢。
综合切割效率与五轴
的速度较快。
机床相当。
系统总价位
400－1000万
70－100万
重复定位精度
±50uM
±100uM
加工范围
金属和非金属
金属
激光器的维护费用
充He、Ne、CO2等，合计20元/小时
无需充气，寿命长达10万小时。
系统总耗电
30KW左右
8KW以内
辅助吹气费用
据工件材质、工件料厚不同而异，如
同左
2MM内碳钢，氧气用量约6元/小时
耗材费用
含切割嘴、保护镜片、聚焦镜片、陶瓷
含切割嘴、保护镜片、聚焦镜片等，较为便宜。
环、防撞环等，较为昂贵。
冷却方式
水冷，体积庞大
300W以上为水冷，体积小巧
系统占地面积
50－100平米
30平米以内
离线编程软件
可以
可以
三、研究开发方法及技术路线
1.根据工件大小选配不同臂长的机械手。
在置顶安装的情况下，机械手为半球面的工作区域，考虑到用户的实际加工情况和后期产品升级空间，建议采用臂长2.01米的机械手，可达直径3米的半球形加工区域。
2.根据工件材质和厚薄选配不同功率级别的光纤激光器。
金属的切割以碳钢、铝和不锈钢三种为代表，铝等为高反射材料，同样料厚情况下需选配更大功率的激光器，碳钢比较容易切割，典型参数为2MM内厚碳钢选用200W激光器。
具体选型可根据具体材质激光加工工艺确。
3.根据工件厚薄选配不同焦距的切割头，有3、5、7英寸可供选配。
6mm以下薄板切割可选5英寸的中焦距切割头，6mm以上中厚板切割一般选用7英寸的长焦距切割头。
4.根据实际需要选配离线编程软件。
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V0
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四、研究开发成功达到的技术规格
系统耗电：
<8KW（根据选配激光器功率大小而异）
零星耗材：
<0.5元/小时（包括高功率激光器水冷系统的滤芯、切割头气嘴和切割头保护镜片）吹气费用：
<6元/小时（以用纯氧辅助切割2MM内碳钢为例）
性能指标:
激光功率:
200W/300W/400W/500W/1000（根据工件材质和料厚可选）
激光波长:
1060NM
工作区域:
半径2米的半球形工作区域（选配半径2米的机械手）
切割速度:
0-15米/分钟（根据功率大小和工件材质与厚度可调）供电电源:
三相交流380V
用电功率:
<8KW（根据选配激光器功率大小而定）
冷却方式:
风冷/水冷（根据选配激光器功率大小而定）切割头焦距：
5－7英寸（根据工件厚度可选）机械手重复定位精度：
±0.1MM
机械手保护等级：
IP65系统使用寿命：
十万小时系统保修:
2年
五、研究开发项目组人员名单
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覃见吉
男
整机
负责整体系统搭建
王海军
男
机械结构
机械结构设计选型
陈耀初
男
电气电路
电气电路设计选型
伍邵件
男
电路装配
负责电路装配
周武
男
机械装配
负责机械装配
六、计划工作进度
序号
事项
计划完成日期
实际完成日期
备注说明
激光器
选型
2017-8
机器人
选型
2017-8
系统设
计
2017-9
路调试
2017-10
整机联
调
2017-11
七、费用预算情况
文件类别
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1、研发活动直接消耗的材料、燃料和动力费
10
2、直接从事研发活动的本企业在职人员费用（含工资、津补贴、奖金等）
5
3、专门用于研发活动的有关仪器、设备折旧费
5
4、专门用于研发活动的有关仪器、设备租赁费
5
5、专门用于研发活动的有关软件、专利权、非专利技术等无形资产摊销费
10
6、专门用于中间试验和产品试制的模具、工艺装备开发及制造费
20
7、研发成果论证、鉴定、评审、验收费用
10
8、与研发活动直接相关的其它费用（含新产品设计费、新工艺规程制定费、技术图书资料费、资料翻译费等）
10
以上合计：
75
费用预算情况有关说明：
主要大件史陶比尔机器人报价43万，800W光纤激光器12万
八、项目承担部门申报审核意见
负责人（签章）审核日期：
年月
日
九、公司审批意见
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负责人（签章）
审核日期：
年月日
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