盾构机是一种集机电等多种技术为一体的大型工程机械装备,为了使它能够正常作业,需要保证盾构机的焊接质量。在盾构机这类重型机械设备的焊接过程中,由于其安装位置不易改变,立焊会是难以替代的一种焊接位置。加上盾构机结构较大,需要进行多层多道焊接,焊接情况就更为复杂。本文通过对机器人多层多道立焊工艺的研究,为实际生产提供一定的理论依据。首先,基于高速摄像及电信号采集系统,结合ABAQUS的温度场模拟及焊接试验,对比分析了Mix与Universal两种焊接工艺的特点。结果发现Mix工艺具有热工艺(大电流)和冷工艺(小电流)两个阶段,焊接热循环曲线存在多个波峰,冷却速度较快,利于熔池的凝固,从而得出Mix工艺更适合立焊。之后,采用Mix工艺进行立焊,研究了焊接参数对焊缝形貌和焊缝特征参数的影响机制,发现焊接电流过大和焊接速度过慢均会导致焊缝成形不良。最后,对多层多道立焊的根焊、填充焊和盖面焊分别进行了研究,得到了满足各自需求的工艺方法和参数范围。结果表明:根焊时,适当增大坡口间隙和焊接电流可以增强熔透效果;填充焊时,建立了熔敷金属截面积与焊接工艺参数的数学关系式,经实验验证,可将它用于焊道排布;盖面焊时,摆动的加入可有效增加焊缝宽度,降低焊缝余高。进行多层多道立焊时,根焊和填充均采用Mix工艺,盖面采用加摆动的Universal工艺进行焊接,可以得到成形良好的焊接接头。