近年来,为了满足需求日益增长的大直径塑料管道的生产,世界各国的学者提出了多种大直径塑料管道新型成型工艺。其中,我国学者结合增材制造概念与传统挤出成型技术,创新提出了聚合物熔体喷射堆砌成型工艺,无需口模即可实现大直径管道的连续生产。聚合物熔体喷射堆砌成型牵引装置的研究与开发,对推动该新型成型工艺及技术的发展具有十分重要的意义。本文首先综述了管道牵引装置的常见结构及其国内外的研究现状,深入了解了各国学者运用在牵引装置上的关键技术;简要介绍了聚合物熔体喷射堆砌成型工艺的原理,并结合该工艺的需求,提出了一种能对管道同时实现直线牵引和旋转牵引的装置。然后,对牵引装置的结构进行了机械设计,根据相关力学理论,确定了关键零部件的尺寸并进行了强度校核,完成了夹持电机、直线牵引电机和旋转牵引电机的选型。根据牵引装置的控制流程,使用TIA Portal软件对牵引装置的控制系统进行设计,包括硬件选型、PLC编程和HMI界面设计等,并利用SolidWorks软件完成了牵引装置的三维CAD造型与建模。随后,利用ANSYS Workbench软件对牵引装置进行了有限元分析,包括静力学分析、模态分析和谐响应分析。分析结果显示,牵引装置整体的最大应力为107.85MPa,与许用应力180MPa相差较大,存在较大的优化空间;牵引装置的工作频率远低于其固有频率,工作中发生共振的可能性较小,抗振性能较好。接着,在静力学分析和模态分析的基础上,对牵引装置的结构进行优化设计,优化部分包括安全系数较高的机架、托盘和履带组件。通过结构优化设计,牵引装置重量由原来的4549.6kg减少为4126.52kg,减重了9.3%。再次检验牵引装置的静力学分析和模态分析结果后发现,其强度和刚度依然满足要求,工作中发生共振的可能性较低。优化设计后的牵引装置,直接交由作者实习单位德科摩橡塑科技(东莞)有限公司生产制造,装配完成后进行了夹持管道、直线牵引管道和旋转牵引管道的功能调试。最后,利用牵引装置进行了大直径塑料管道熔体喷射堆砌成型的实验,顺利成型出外径?800mm、壁厚20mm、螺距10mm的塑料管道,且管道质量较好。