激光焊接技术以高能量密度的激光束为热源进行焊接,是一种高柔性、高质量、高能量密度的加工方式,现已广泛应用于汽车、航空航天、能源等领域。然而激光焊接技术发展到今天仍存在能量转换效率低、材料吸收率低、碳排放高、设备初期投入高、维护成本高等问题。大量研究仅针对激光焊接的工艺本身以提升焊接质量,缺少对其环境、经济效益的考虑,激光焊接系统的环境影响和经济效益没有得到深刻理解,严重的影响了激光焊接系统的低碳应用和节能优化,亟需实现面向环境影响、经济效益和焊接质量的协同优化。为此,本文综合考虑激光焊接系统的环境影响、经济效益和焊接质量提出了激光焊接系统的多目标工艺参数优化模型,并结合理论研究、实验和算法对其进行优化,主要工作如下:首先,综合考虑环境影响、经济效益和焊接质量,提出激光焊接系统碳排放、焊接成本和焊接质量评价模型框架,基于热力学、统计学和焊接机理建立激光加工碳排放评价模型,考虑设备折旧、设备维护、人工成本和资源消耗等建立激光焊接成本评价模型,以焊缝表面粗糙度和焊缝深宽比综合表征焊接质量,基于曲面响应法建立焊接质量评价模型。然后,以激光功率、焊接速度和离焦量为变量,激光焊接碳排放、成本和质量为优化目标,建立激光焊接多目标工艺参数优化模型,提出基于带精英策略的快速非支配排序遗传算法（NSGA-II）对模型进行求解,该算法可获得最佳焊接参数范围,缩小工艺窗口。决策者可根据实际情况选择最佳工艺参数。最后,基于Box-Behnken实验设计方法进行DP980双相钢激光焊接实验,验证碳排放模型的准确性,建立焊缝表面粗糙度、焊缝深宽比与工艺参数之间的拟合关系模型,并分析激光功率、焊接速度和离焦量对各个评价模型的影响。然后基于NSGA-II算法进行多目标优化,得到最佳工艺参数组合。