超声波作为一种特殊的能量，在焊接领域得到了越来越多的关注。超声波的空化作用、声流效应、机械与热效应对改善焊缝组织性能有着重要的影响，能达到控制缺陷，细化晶粒的目的。所以本论文将从超声波物理效应入手，分析超声对5083铝合金焊接过程中的作用机制。　　首先从现有的激光-MIG电弧复合焊接系统入手，结合实际需求设计一套超声波辅助激光-电弧的焊接系统，即超声振动头固定在焊接夹具上，随着移动导轨左右运动实现自动焊接。焊接过程中，激光与超声振动头的位置保持相对固定，以保证超声能量稳定输入。利用三维软件CATIA设计出夹具，然后利用有限元模拟软件ANSYS对焊前、焊中和焊后的夹具系统进行模态分析。　　以10mm厚的5083铝合金平板为研究对象，在不同超声功率下进行堆焊焊接工艺研究。焊接后，讨论不同超声功率对焊缝形貌、显微组织、硬度等方面影响。为进一步优化焊接夹具和改善焊接工艺参数，提供基础理论数据。最后在对接焊工艺下，分析不同超声功率对焊缝气孔数量和大小的影响；并进一步讨论超声功率对焊缝力学性能的影响。　　试验结果表明，随着超声功率的增大，焊缝的熔深和深宽比也都随之增大。同时焊缝的电弧作用区出现了明显的晶粒细化，焊缝的熔合区明显变窄，方向较强的柱状枝晶消失。水平电弧作用区和焊缝中心的显微硬度都明显提高，同时熔合线的“软化区”明显变窄。超声波的物理作用对空化泡具有明显的抑制除气作用。发现超声功率为200W时，焊缝中气孔率最低，晶粒组织细化程度最高，力学性能表现最佳，即焊缝断口的韧窝数量最多；同时此时接头的耐冲击性能最强，较无超声焊接时的冲击韧度增加了15.91%。