汽车发动机排气歧管是发动机在运行时能够将废气顺畅的从气缸中排出的重要零件，直接影响着发动机是否能够稳定运行。目前，发动机排气歧管构件的生产成形主要采用焊接工艺。由于该构件中焊缝多为相贯焊缝且焊缝数量多、分布密集，造成在焊接过程中构件会出现较大的焊接变形和残余应力。由于发动机系统要求各零部件在较小的工作空间内能够稳定工作，对排气歧管提出了高的装配精度要求和密封性能要求，所以有效地控制汽车发动机排气歧管的焊后变形对解决排气歧管的实际应用问题具有重要意义。本文首先针对汽车发动机排气歧管焊接构件多管相贯的结构特点，抽取典型局部结构作为研究对象。基于焊接热弹塑性有限元理论，考虑材料随温度变化的热物理性能和散热边界条件，采用SYSWELD有限元分析软件，建立局部结构有限元模型。为准确描述409铁素体不锈钢MAG焊焊接热源作用形式，将单一双椭球热源和3D高斯热源进行组合同时考虑熔滴作为附加体热源进行叠加，建立了一种新型组合热源，所得焊缝熔池形貌与实际吻合良好。对局部模型焊接温度场和应力应变场的模拟分析结果表明：（1）针对多组T型焊管焊接结构，采用间隔跳焊工艺可以有效避免相邻焊缝之间的叠加热效应造成的局部残余变形或应力过大；（2）各竖管两端与横管连接焊缝正式施焊前应首先进行定位焊接，以防止竖管一端焊缝焊完后因端部变形造成进行另一端焊缝焊接时出现难以装配的难题。基于局部模型的模拟结果，应用SYSWELD有限元分析软件，建立了汽车发动机排气歧管完整构件的有限元模型。对构件焊接过程的焊接温度场和残余应力和变形进行了数值模拟，研究了焊接顺序、热输入和夹具约束条件变化对整体构件焊接变形的影响。结果表明：（1）通过对焊接顺序的优化，采用从构件中间向两侧对称间隔跳焊工艺，可以有效控制构件整体变形；（2）焊接工艺参数的制定应保证热输入量在一合理范围之内，以减小焊件的残余变形；（3）改固定约束为弹性约束有助于控制构件的焊后变形。本文的研究为汽车发动机排气歧管及类似构件实际焊接生产中有效控制残余变形，保证焊接质量提供了理论指导。