在油田钻井作业过程中需要频繁地对钻杆进行螺纹的上扣和卸扣动作,钻杆间上扣和卸扣的工作情况直接影响钻井平台的施工效果。目前国内油田作业中采用的辅助上卸扣设备主要为液气动力钳和铁钻工。液气动力钳针对不同的夹持管径需要更换相应的牙板,更换流程繁琐,而现有的铁钻工设备在工作过程中旋扣装置作用于钻具的钻杆部分,易使钻杆产生挤压损坏。本文对现有铁钻工结构做改进研究,新型钳体结构改善了铁钻工在作业过程中对钻杆的夹持情况,结合全液压动力系统,实现了提高钻杆的使用寿命并降低施工人员的作业强度的效果。查阅国内外铁钻工的相关文献,总结了铁钻工设备在国内外的研究现况,并且对比液压动力钳和现有铁钻工的作业特点,本文对现有铁钻工做出改进,设计了一种铁钻工设备,主要内容如下:根据项目的技术要求和铁钻工的作业特点,确定新式铁钻工总体结构方案;分析现有铁钻工的管柱夹持结构、冲扣及旋扣结构的优缺点,设计新型铁钻工的钳体结构,钳体的冲扣和旋扣动作均作用于钻杆接头,避免了设备对钻杆体的损伤;对钳体及伸缩臂进行理论分析,为后续的相关选型计算、仿真分析及实验提供理论依据。结合铁钻工的作业动作过程,确定液压系统方案;针对旋扣时夹紧液压缸退回夹紧臂张开角度较大的问题,提出采用液压缓冲缸存储夹紧缸回油的方式,实现了夹紧臂小角度张开;分析液压缸负载力模型,对钳体液压缸进行选型计算;对液压缸校核计算,液压缸选型满足要求。对铁钻工的伸缩臂机构计算,运用Adams软件对伸缩臂进行运动学和动力学仿真,得到铁钻工运移过程中的位移、速度、受力曲线,获得了伸缩臂优化设计的依据;根据驱动力分析结果对驱动液压缸进行逆向计算选型。运用Ansys Workbench软件对铁钻工的主要受力部件进行静力学分析,得到这些部件的应力图和应变图,分析结果表明,设计的结构形式满足强度要求;进行铁钻工样机的试制与装配,完成其功能性调试试验。进一步验证新型铁钻工设备的结构设计、液压回路原理、元器件选型以及仿真分析结果的合理性。