后倾式离心风机叶轮是离心风机的核心部件,是由多个薄壁件通过焊接成型,板材薄且焊缝数量多,手工焊接劳动强度大,焊接质量难以保证,而叶轮的焊接质量对风机的性能和寿命有着巨大的影响,决定了离心风机的市场竞争力,受到相关风机企业的重视。机器人焊接系统的快速发展和广泛应用为实现风机叶轮的自动化焊接,以提升其焊接质量和减少劳力提供了途径。为此,本文开展机器人焊接后倾式离心风机叶轮的相关技术研究,研制回转式双工位变位机,并实现其与机器人焊接系统的集成,研究焊接工艺参数、焊接顺序和焊接方向等,以保证后倾式离心风机叶轮焊缝质量和减少焊后变形。论文的主要工作如下:首先,阐述了论文的选题背景和意义,分析总结了国内外机器人焊接系统和焊接变位机的发展及应用现状;对焊接变形预测等领域的国内外研究进展进行了概括,最后提出了本文的研究内容。其次,针对目前风机企业严重依赖手工焊接生产后倾式离心风机叶轮的现状,结合现有机器人焊接系统,提出了回转式双工位机器人焊接系统的总体设计方案;设计了具有双工作台的回转式焊接变位机和用于后倾式离心风机叶轮焊接的夹具;根据叶轮结构和材料种类对机器人焊接系统进行选型;对回转式双工位机器人焊接系统内的各个功能模块的控制系统进行集成,采用了 VC++6.0编程语言开发了人机操作界面。第三,针对后倾式离心风机叶轮板材薄,采用试验寻找最优焊接参数难的问题,采用基于热弹塑性有限元法的Visual-Environment软件结合双椭球热源模型对后倾式离心风机叶轮局部有限元模型在不同焊接参数下的焊缝接头熔池情况进行数值模拟与验证。对比不同焊接参数对局部有限元模型产生的变形和焊后应力情况进行分析,找出了最优的焊接速度和焊接电流等焊接参数。第四,针对后倾式离心风机叶轮板材薄且焊缝数量多,焊后容易产生焊接变形的问题,要对各条焊缝的焊接顺序和焊接方向进行严格控制,从而在更大程度上减少焊后变形。本文采用基于固有应变法的Weld-planner软件对后倾式离心风机叶轮在不同焊接顺序和焊接方向下产生的焊后变形情况进行数值模拟,通过对比不同焊接顺序和焊接方向下产生的变形情况找出最优的焊接顺序和焊接方向。最后对全文进行了总结,提出进一步的研究方向。