本课题来源于国内某大型企业的技术合作项目。课题的主要目的是针对柴油机零件生产过程中的生产效率低、焊接质量差、生产环境差的缺点，开发一个焊接机器人工作站，提高我国造船焊接技术水平，稳定焊接质量。其主要内容包括焊接机器人工作站各组成部分的设计与选型、“L”焊缝成形质量控制，多道多层焊焊缝成形质量控制等。 本文设计了柴油机零件焊接机器人工作站，工作站主要由焊接机器人、焊接变位机、龙门式双向滑轨、焊接工装夹具、焊接电源、焊枪及清枪剪丝装置、送丝系统、供气系统、电缆支架、焊缝寻位系统、焊缝跟踪系统、安全系统组成。采用基于Open GL的编程将机器人运动学应用于仿真系统中对焊接机器人的控制，证明了工作站满足柴油机零件焊接要求。在分析“L”型焊缝拐角处的几何约束基础上，确定了行走角和焊枪喷嘴与工件距离为关键的焊缝质量影响因素，并建立了最小行走角和最小焊枪喷嘴与工件距离数学模型，结合控制方程实现拐点前焊缝成形的控制，建立“L”型焊缝拐点前后焊枪姿态的转换关系方程,提出了控制拐点后焊缝成形的理论，得到良好的“L”型焊缝成形质量。分析出多道多层焊后续焊道的空间位置变化是造成多道多层焊的焊缝成形问题的原因，通过对影响焊缝成形的熔池作用力的分析，提出焊接速度作为控制多道多层焊焊缝成形质量的主要工艺参数，并由多道多层焊的填充策略，计算得到最佳的焊接速度，利用试验得出二层三道焊最佳的偏移量，设计出柴油机零件模拟件，结合机器人运动特点，编程控制了柴油机零件模拟件多道多层焊的焊缝偏移量，实现了良好的多道多层焊焊缝成形。进行了平角焊焊接工艺试验，优化了平角焊试验参数，提出一种验证焊缝跟踪效果的方法，结合试验得到能够实现焊缝跟踪功能与良好焊缝成形的焊缝跟踪摆幅范围。