钢管自动组对机是造船、石油等行业进行钢管焊接的关键设备,主要起到钢管的对中和调整作用。它在钢管生产中将同一直径较短长度的数节钢管调到一条轴线上并调整各管口的错边量,进而对管口进行快速预热和焊接,以实现组对钢管自动化生产的专用器具。目前,组对钢管生产工作均由手工完成,但因钢管直径和长度较大,使得生产效率低,对中误差大,从而造成产品质量差。而钢管自动组对机采用了现代化的控制和检测手段,能够实现钢管自动化组对生产,可大幅度提高生产效率和产品质量。它对解决当前组对钢管生产中存在的技术难题及提高钢管生产的自动化焊接水平具有重要意义。本课题源于中国海洋石油工程股份有限公司“海洋工程高效制管生产线的研发”项目的子课题钢管自动组对机的研制。课题的主要任务是针对所要组对的各规格系列钢管,研制一套能够检测调整钢管直线度、错边量等工艺参数,并能进行焊前快速预热的钢管自动组对机具,同时对其相关技术做深入的研究论证。该项目的研究充分汲取了国内外组对钢管生产的相关技术特点,深入分析了其工作原理及特点,结合已有的生产和操作工艺流程,提出了钢管自动组对机总体设计方案,包括钢管输送、夹紧定心、调整、预热及出料等。关键技术是通过对各段钢管管口夹紧定心及调整来实现整组钢管的直线度、错边量等工艺参数的调整。根据在钢管组对工序中完成工作的不同,将钢管自动组对机的内部组成部分分别进行了详细的研究设计。论文采用先进的红外辐射加热技术对管口进行焊前预热,对预热机构进行了功能需求分析,并对设备工作中钢管焊前预热的温度和预热的时间进行了计算。论文运用UG三维软件进行零部件建模及装配设计,并使用ANSYS Workbench有限元分析软件对设备中的重要零部件进行有限元分析计算,保证钢管自动组对机工作的安全性和可靠性。论文还对钢管自动组对机进行虚拟装配分析,验证设计的可行性,同时还对其工作时间进行了分析计算。