设计描述：

文档包括:
word设计说明书一份，27页，约11000字
CAD版本图纸，共4张

目录 1
中文摘要 2
Abstract 2
第 1 章  绪论 3
第 2 章 数学模型及工艺分析 4
2.1钢管典型相贯线数学模型的建立 4
2.2 割炬运动分析 5
2.3 焊接坡口工艺分析 6
2.4 割炬的径向补偿 6
第3章 设备总体方案及布局 7
3.1 机床总体方案 7
3.2 切割机传动系统的简要说明 7
3.3 功能和技术参数分析 8
第4章 机械系统设计 10
4.1 Z轴工作滑台的设计 10
4.2调整丝杠的设计 17
4.3 齿轮齿数的确定与较核 18
4.4 支架的设计 18
第 5 章 控制系统设计 20
5.1系统方案设计 20
5.2 控制系统的选用 21
5.3 数控装置的部件结构和安装 21
5.4.控制系统的硬件设计 22
5.5 图形交互人机界面 23
总  结 25
鸣   谢 26
参考文献 27

中文摘要
本设计以相贯线数学参数模型的基础, 分析切割机的割炬的轨迹运动, 将切割运动分解为割炬回转、割炬平

移、割炬摆角和割炬径向补偿四轴联动,对钢管相贯焊接坡口数控切割运动进行研究,并最终完成相贯线切割

机的设计.该切割机采用数控原理进行轨迹控制，采用火焰切割方式工作.设计共分四部分:相贯线数学参数模

型的建立,切割机总体方案设计,机械结构设计和控制系统设计.
关 键 词:大型管材;相贯线;焊接坡口;数控火焰切割
Abstract
Based on the mathematical model of intersecting line and the analysis of the track of cutting

torch, the design studies NC cutting movement for welding groove of pipe intersecting and

finishes the design of pipe intersecting line cutting device . The cutting movement was divided

into four axis relative motions of cutting torch, i. e. rotate round the pipe, shift along

pipe, swing and compensate along radial direction. The device uses NC principle for

intersecting line track control, the cutting method is flame-cutting. And the design contains

four sections: the establishment of mathematical model of intersecting line, the design of the

whole scheme, the design of mechanical structure and the design of  NC control system.
Keywords: Large-scale pipe; Intersecting line; Welding groove; NC flame-cutting

大型管材相贯线切割机设计

第 1 章  绪论
随着海洋石油工业的发展,海洋工程结构建造将面对面大量的钢管相贯的加工.南海西部石油合众公司，主要

以海上平台上部模块建造工程为主,而大型管材相贯是该海上平台加工制造过程中经常遇见的切割焊接结构.

相贯焊接前,管端相贯
线需要加工,相贯线上每一点的焊接坡口也需要加工.根
据石油天然气行业标准(SY/T 4802-92)和美国石油协会
标准(API PI 2A),相贯线上每一点的焊接坡口取决于该
点的局部两面角. 不同形式的钢管相贯,相贯线上每一点
的局部两面角各不相同,局部两面角沿相贯线在不断变化.
目前，该公司切割下料以人工作业为主，对于这种带坡口相
贯线均采用人工放样等工艺方法来进行加工,因此下料工作
进度与效率成为影响整个平台建造工程进度的主要因素，为
改变工作强度大和效率低的现状,本课题尝试运用所学的机电
一体化的相关知识进行大型管材相贯线切割机的设计.
本课题所研究的大型管材相贯线切割机是属于数控火焰切割机,它具有一般数控机床的特点，能根据数控加工

程序,自动完成从点火 -预热-通切割氧-切割-熄火-返回原点的整套切割过程。但数控火焰切割机又有别于一

般数控金属切削机床，它利用氧-乙炔火焰把钢板割缝加热到熔融状态，用高压氧吹透钢板进行切割,而不像

金属切削机床那样,是用金属切削工具与工件刚性接触来进行切削加工。目前这种数控火焰切割机仍依赖进口

.因此,开发这种火焰切割机具有重要的意义.