随着人类对石油天然气等能源的需求日益增加,城市内小口径的油气管道铺设长度不断增加。油气管道的焊接是影响整个油气管道质量的关键。目前国内主要采用人工焊接的方式焊接小口径管道,其接头质量受操作工人技术水平影响较大。因此,为提高焊接效率和质量,降低焊工劳动强度,改善工人施工环境,小口径的管道自动焊接设备的研发具有十分重要的意义。本文以此为背景,分析了小口径管道自动焊设备的功能需求,提出了相应的技术指标,在设计行走机构、送丝机构、摆动机构和位置调整机构这四个机构的基础上,完成了电机选型及相关参数计算,重点设计了小口径管道自动焊控制系统。该控制系统以STM32F407单片机为控制核心,其外围电路包括系统供电单元、电阻屏接口、LED灯及按键、步进电机及编码器接口、USB通信接口、RS485通信接口。在硬件设计的基础上对焊枪摆动、焊枪位置调整、焊机行走及送丝等动作进行了分析,编写了摆动控制、行走控制、姿态调控制整、送丝控制、USB转串口通信、RS485通信接口等程序,实现了小口径管道自动焊的焊接功能。经仿真调试各个部件选择符合设计要求。摆动机构能按既定要求进行停歇及摆动,行走机构能根据行走位置不同而执行不同的行走速度,焊枪位置调整机构可以通过手动调节实现焊枪的升降及倾斜,送丝机构能够按照设定模式送丝,系统各个部件运行协调,达到了技术指标的要求,满足了小口径管道自动焊设备的功能需要。