石油钻采专用阀门是石油、天然气钻采和生产系统中的重要组成部件,对石化行业的发展起着举足轻重的作用。本文在充分了解国内外阀门内壁相贯曲面堆焊设备及虚拟样机仿真技术的研究发展现状后,建立了阀门内壁相贯曲线及堆焊焊枪运动轨迹的数学模型,在Pro/E软件工作环境下,建立了堆焊设备的三维实体模型,定义了运动连接,设定了伺服电机参数,进行了堆焊设备虚拟样机的计算机运动仿真试验,通过仿真分析,生成了运动轨迹曲线并进行了仿真误差分析,验证了该数学模型建立的正确性,为堆焊设备的研制解决了关键技术之一,并提供了虚拟样机仿真技术支撑。基于Pro/E MECHANICA结构分析模块,对堆焊设备纵向导轨梁的设计参数进行了灵敏度分析及优化设计,建立了以导轨梁质量最小为目标函数,应力及位移为约束的优化数学模型,对其结构设计参数尺寸进行了优化设计。分析和优化的结果对导轨梁的结构尺寸及可靠性设计具有一定的参考借鉴意义。