随着人们对钢结构建筑的审美要求越来越高,其钢结构节点的形状也越来越趋于复杂,异形网壳钢结构焊接节点就是其中一种。这种钢节点构型复杂、位姿不一,工装定位难度大,且目前加工方式多为人工装配焊接,存在精度低、效率低和更换工装多等问题,节点质量一致性较差,常造成工程中节点与钢梁组装失位。为此,本文以一类六角牛腿式网壳钢结构焊接节点为研究对象,为其设计一套自动化柔性夹具,并结合焊接机器人应用技术,集成一套钢节点自动焊接装配系统。论文首先分析一类六角矩形牛腿口式网壳钢节点的空间结构特征和焊接装配工艺,提出一种钢节点自动焊接装配系统设计方案;根据钢节点的特征尺寸和工艺要求,对其中的焊接机器人、焊接系统、变位机等设备进行选型设计;为实现柔性化工装调整和自动焊接装配,着重设计了一套柔性夹具和自动上料机,并进行焊接工艺规划、仿真和装夹实验。其次,根据钢节点空间特征和装配工艺的特殊性,明确节点工装的基本要求,制定柔性夹具的设计参数,提出柔性夹具的定位和夹紧方案,进而形成钢节点焊接装配柔性夹具总体设计方案;依据模块化和自动化相结合的设计理念对夹具各部分进行详细结构设计;开展夹具定位模块的动力学仿真分析,结果表明夹具各定位模块的运动范围和驱动力矩均符合设计要求。接着对机器人、焊枪和夹具等进行三维布局和运动定义,利用机器人系统I/O信号控制实现变位机与机器人的联动,以此搭建出钢节点自动焊接装配系统虚拟仿真环境;模拟机器人的焊枪可达范围、焊接姿势和焊接路径,编写路径测试程序,验证钢节点自动焊接装配系统方案的合理性;校验机器人弧焊过程中焊接轨迹的干涉情况,确保系统布局和路径规划的合理性;估算系统工作节拍,结果表明使用焊接机器人的焊接效率相比于人工提高30%。最后,为验证柔性夹具能否满足钢节点工装需求,搭建柔性夹具试验平台,进行夹具的吸附能力和定位精度测试,并对夹具的定位误差进行总结分析。结果表明:吸附装置在多种工况下均能稳定吸附腹板,且最大吸附力可达25kg,满足本项目钢节点的吸附要求;所设计柔性夹具可使钢节点总装偏差低于3mm,腹板间距偏差低于2mm,满足钢节点的装配需求。本文成果可解决焊接钢节点定位难、更换工装多和变形不易控制等问题,提高了钢节点的加工精度、生产效率和生产自动化程度,为类似工程应用提供技术参考。