随着航空工业的发展，铝合金变极性等离子弧穿孔焊应运而生。虽然其能够完成铝合金的高效、优质焊接，但是其力向上焊接方式、对工装要求极高等特性，使得其在复杂焊接结构的铝合金自动焊接中难以应用。焊接自动化的飞速发展使焊接专机得到了质的进步，通过分析铝合金等离子弧穿孔焊接在自动化焊接中的应用现状，决定设计一款以机器人系统或操作机系统为依托，主要以人在回路为控制模式又能以机在回路（完成简单自动焊接任务）为控制模式的微型等离子弧焊接机头（VPPA焊接机头）。　　通过分析铝合金等离子弧穿孔焊工艺的常见问题，确定其解决方案从而确定了VPPA焊接机头所需的运动机构及附件装置。从坐标类型和机构类型两个方面分析对比并结合焊接工艺，确定了以直角坐标系、串并联结构为主体的整体设计方案。　　以焊枪为基准，根据结构原理图，同时以优化设计为目标确定了VPPA焊接机头的整体设计思路。通过数学运算得出各运动机构的驱动原件及传动原件的规格型号，结合经验设计确定各运动机构的整体设计方案。运用Solidworks三维软件进行三维模型的建立，并运用Solidworks三维软件的相关功能对各机构进行了结构分析。通过虚拟装配分析计算设计VPPA焊接机头的连接件，完成VPPA焊接机头的整体装配后运用Solidworks三维软件对其进行干涉分析，最终完成了其机械部分的整体的设计。　　通过分析VPPA焊接机头的控制内容，确立了其控制方案，并完成了控制部分的电气元器件的选型及控制线路图设计。以铝合金等离子弧穿孔焊接工艺为依托，结合人在回路的调节方式及机在回路的设计要求，完成了多路视频监控柜和手持控制盒的设计。　　完成VPPA焊接机头制作后以《航天器复杂空间曲线焊缝变极性等离子弧自动化焊接》项目为实验平台对其各项功能指标进行工艺验证。