膜式壁管屏是锅炉主要受压部件,其成形多采用焊接方法,但在其焊制过程中,焊接收缩变形是不可避免的。如何减小变形,提高管屏焊接质量,一直困扰着锅炉生产企业。因此,研制一种结构简单、焊接质量好、性能稳定、效率高的膜式壁焊机具有十分重要的意义。首先,本文对焊接自动化和焊接数值模拟技术进行研究,并在此基础上,结合膜式壁管屏的工程技术要求,对其焊接工艺展开研究,确定了合理的管屏焊接方式方法,进而设计出一台满足管屏焊接工艺要求的膜式壁焊机,完成了焊机的总体方案设计及管屏夹紧输送机构、传动机构、焊枪调节机构等的详细设计。其次,本文结合数值模拟技术,采用反变形法确定管屏夹紧机构中的滚轮间距。对管屏试样焊接过程进行焊接模拟和实验,对比数值模拟和焊接实验的结果,验证了该数值模拟方法在分析管屏收缩量中的可行性和准确性。进而,将该方法应用到膜式壁焊机的设计中,即通过模拟膜式壁焊机焊接管屏的实际工况,得到管屏收缩变形量,最终确定焊机滚轮间距的补偿值。最后,采用有限元软件对焊机主要部件进行有限元分析。完成了管屏夹紧输送机构中滚轮和管子的接触分析、滚轮的疲劳分析,获得了滚轮的安全系数,并确保其足够的使用寿命。另外,对托辊主轴进行了强度校核,保证其安全可靠。焊机设计过程中充分运用了数值模拟技术,可有效缩短焊机研发周期、节约研发成本、有利于保证管屏的焊接质量和焊接效率。