Nd:YAG激光-电弧复合焊接头是完成激光-电弧复合焊接的重要装置之一,它的性能和调整精度直接决定了焊接质量。本文结合在研项目,针对激光-电弧复合焊接试验中应用的TRUMPFHL4006D型Nd:YAG固体激光器和FroniusA130-600型半自动弧焊机技术参数指标,进行Nd:YAG激光-MAG电弧复合焊接头设计研制。提出了该复合焊接头的总体结构设计方案,完成了主要功能部件设计,并对整体结构进行有限元分析。论文的主要研究成果如下：(1)采用圆柱凸轮槽结构设计了复合焊接头离焦量调节机构。(2)利用拉法尔管原理设计了焊接保护气喷嘴横向气帘内腔曲线,该横向气帘可以使保护气在出口处达到超音速,能够有效吹除焊接过程中产生的飞溅粒子和光致等离子体,起到了对透镜保护的作用。(3)利用行星齿轮传动原理,采用2K-H行星齿轮传动正号机构设计了电弧焊枪角度调节机构,该机构可以实现光丝间距调节功能,在一定条件下具有自锁性,能够满足焊接过程中焊丝和激光光斑相对位置固定的要求。(4)运用有限元分析软件ANSYSWorkbench14.5对复合焊接头进行静力学分析和模态分析。静力学分析结果表明,在MAG弧焊枪及夹持机构重力作用下,复合焊接头整体机械机构刚度能够保证内部各光学元件处于理想的位置,激光束经透镜聚焦以后光束能量分布均匀不会产生焦点漂移,设计合理。模态分析得到了复合焊接头固有频率,结果表明,该装置的低阶固有频率远大于KUKA机器人电机频率,故在焊接过程中不会因电机激励发生共振。此外,根据模态分析云图,对复合焊接头局部结构进行优化,优化以后提高整体的动态刚度,保证激光束输出质量。(5)以8mm厚高强钢板为试验材料,应用本文设计的激光-电弧复合焊接头分别进行变离焦量和变光丝间距两组焊接试验。试验结果表明,调焦机构和焊枪调角机构调节简单流畅、稳定可靠。