在石油化工领域,压力容器是传热、传质、存储的重要媒介,应用十分广泛。这些压力容器与管道进行连接时,存在大量的中厚壁管件相贯线焊缝焊接需求。而统计显示,石油化工领域压力容器60%～65%的严重破坏事故,都是由焊接缺陷引起的,开发和研究实现此类复杂曲线焊缝机器人焊接的方法具有重要的工程应用价值。因此本文针对中厚壁管件相贯线自动焊接过程中存在的问题,对相贯线焊接路径规划及拟合算法展开了一系列研究:(1)针对控制器插补周期长的问题,首先,通过联立双管参数方程得出相贯线轨迹;而后设置点位分度以获取插值点,构建引入极径的拉格朗日、牛顿、三次样条插值拟合模型。然后以拟合误差、运行效率作为性能指标,验证了插值拟合模型能够保证较高的精度,且能显著提升插补实时性。最后,通过对比点位分度对误差的影响,选择了分度20时的拉格朗日插值拟合模型为最优插值模型,并利用所选插值模型对相贯线轨迹进行等角度与步长插补。(2)针对中厚壁管相贯线坡口面积变化问题,首先分析中厚壁管相贯线坡口面积的影响因素,然后根据坡口截面积的变化提出了一种基于等截面积法和插值拟合算法结合的排道算法,该方法在等截面积法焊道填充策略的基础上,通过调整任意支管旋转角下坡口截面各条焊道起弧点位置,结合插值拟合算法形成各焊道的密集化曲线,可在不改变焊接工艺参数并考虑坡口面积变化的情况下,实现中厚壁管相贯线多层多道焊路径规划。然后讨论顶部直线斜率及误差,分析排道算法可行性,从各轴速度与加速度角度分析运动平稳性。(3)针对现有三维仿真软件模型简陋的问题,在Microsoft Visual Studio 2017软件平台中,结合C#及Sharp GL图形库,开发了一套适用于悬臂式相贯线自动焊机的运动仿真软件,并将拉格朗日插值拟合法和多层多道焊路径规划融入其中,有效地验证了相贯线数学模型,拉格朗日插值拟合法的正确性,并对焊接路径做三维动态仿真,对中厚管壁相贯线焊接具有一定的指导意义。