针对大型客机复材结构件用Invar钢模具焊接拼装过程变形大及Invar钢模具对焊接变形控制要求高的问题，开展Invar钢模具焊接工艺的优化研究。采用Invar钢焊接实验、焊接过程虚拟优化、辅助焊接工艺仿真与理论分析相结合的方法，开展Invar钢焊接缺陷控制、模具构件焊接工艺优化，以及辅助焊接变形控制技术的研究，实现复材结构用Invar钢模具焊接变形控制的目标，形成成熟的焊接工艺。首先，对不同厚度的Invar钢进行焊接工艺探索试验研究，在获得良好的焊缝成形基础上，采用无损探伤技术与焊缝组织观察等手段研究焊接缺陷分布位置和分布规律，分析焊接缺陷产生的原因，并通过试验对其进行验证，最终获得Invar钢焊接缺陷的控制策略。其次，通过实验测量Invar钢材料的高温性能参数，建立Invar钢薄板与厚板典型试件及大型Invar钢曲面模具的焊接有限元模型。对Invar钢薄板典型试件有限元模型进行焊接热源参数校核，在验证了该有限元模型的合理性的基础上，计算分析Invar钢厚板焊接变形问题，优选焊接坡口形式和焊接工艺；在Invar钢厚板典型试件研究基础上，进而模拟分析大型Invar钢曲面模具构件焊接变形和残余应力问题，通过不同工艺方案的对比优化，获得该模具结构的较为合理的焊接工艺方案。最后，在Invar钢模具焊接变形优化方案的有限元模型的基础上，对两种常用的焊接变形工艺措施—反变形法与火焰矫形法进行有限元模拟仿真研究。通过迭代法逼近反变形法中最优的预设初始变形，最终达到减小焊接变形的优化目的；以焊后变形为初始条件，对构件焊后火焰热源矫形进行模拟分析，获得大型Invar曲面模具构件焊后火焰矫形后的残余变形规律，有效验证火焰矫形减小焊接残余变形的作用。本文的研究成果从焊接工艺、焊接缺陷、坡口形式、焊接变形、焊后变形控制措施等方面入手，形成了较为完整的Invar钢模具生产制造工艺体系，对Invar钢模具的国产化具有重大意义。