手动托盘车是一种简便、有效的物流搬运工具,广泛应用于仓库、物流、车站等部门。焊接加工是进行手动托盘车制造中最为重要的生产阶段。由于焊接是一个电弧加热、瞬态高温热集中的物理化学过程,伴随着材料屈服与相变。在焊接加工的整个过程中不可避免的产生焊接变形与焊接应力,这直接影响到手动托盘车的后续装配精度,并在一定程度上降低了托盘车工作强度与使用寿命。因此研究焊接变形机理,控制托盘车的焊接变形,对指导托盘车的实际生产具有十分重要的意义。本文依托宁波市科技计划重点项目“液压搬运车机器人焊接加工柔性自动化设备研发”,采用数学建模、有限元仿真及焊接实验相结合的方法,研究了焊接工艺、工装夹具对焊接变形的影响,为托盘车的焊接工艺优化与焊接工装设计提供理论基础。首先,本文介绍了论文的研究背景与研究意义,综述了焊接变形预测技术与焊接变形控制技术的应用现状,具体阐述了焊接过程数值分析的研究现状。通过传热学理论与热弹塑性理论建立了焊接的多物理场耦合分析模型,充分考虑了焊接热源、工件传热、材料相变与屈服等因素对焊接过程的影响。建立了托盘车货叉与中档的三维模型,利用生死单元技术与参数化编程,实现了焊接过程的动态仿真。重点研究了工件温度、变形、应力等的分布情况。其次,在介绍了焊接变形影响因素的基础上,通过参数化编程,仿真分析了焊接工艺、焊接夹具、双机器人同步对称焊接等对托盘车焊接变形的影响。研究了焊接速度、焊接顺序、焊接方向等焊接工艺对托盘车焊接变形的影响规律,并确定了焊接变形最小的焊接工艺方案。研究了焊接工装夹具对变形的影响机理,并证明了夹具的力作用点在保证机器人焊接正常进行的前提下尽量接近焊缝处以利于减小变形这一观点。双机器人同步对称焊接的仿真研究,证明了该焊接方式在控制工件焊接变形方面的优势。最后,在项目合作企业现有的工装夹具及焊接设备的基础上,搭建了托盘车货叉与中档焊接的实验平台,完成了焊接变形的相关实验,所得实验结果与有限元仿真结果相一致,验证了本文所建分析模型的正确性与有效性。与焊接实验相比,焊接仿真可有效的节约时间,降低生产成本,达到优化焊接工艺、指导焊接夹具设计的目的。