激光焊接件空间结构复杂,为了实现高质量焊接,必须采用多轴联动机床及合理的控制理论,才能满足对焊接头的位置和姿态的控制精度要求。因此,需要从结构、动力学及控制三方面共同考虑研究机床性能并对焊接轨迹深入研究。本文以“5+2”激光焊接机床为研究对象,利用有限元软件机床重要部件进行结构优化,针对多轴联动激光焊接机床动力学建模的复杂性,研究建立其动力学模型的方法,结合机电联合建模,搭建了机床的机电联合仿真平台,实现焊接轨迹的机电联合仿真,为研究焊接轨迹的光顺性及其速度规划提供方法。主要包括以下几个方面内容:针对设计的“5+2”轴激光焊接机床,分析容易产生振动的部件,在ANSYS平台上建立了机床结构的有限元分析模型并进行结构优化,实现机床整体动态性能的提升;考虑激光焊接机床不同结构件的弹性变形对整个系统影响不同,利用针对细长杆件驱动结构的有限段建模法与针对大范围平动和柔性变形的有限元建模法,建立机床刚柔混合动力学模型,并利用LMS实验模态法验证了所建模型的准确性;建立了驱动机构的控制系统模型,实现“5+2”激光焊接机床机电联合建模,对机床的机械系统与控制系统进行联合调试,优化了控制参数,提升了系统的动态特性,对控制系统的抗干扰能力进行仿真分析,验证控制参数选择的合理性;对光顺前后焊接轨迹进行仿真,分析焊接头运动轨迹、速度及加速度等参数,研究轨迹光顺性对焊接质量的影响,并通过两组焊接实验验证了仿真结果的可靠性;研究了焊接速度与焊接精度之间的相互关系,寻求最优焊接进给速度;验证机床的机电联合仿真平台用于焊接轨迹、机床动态性能预测及优化的可行性和重要性。通过上述研究,本文为多轴联动激光焊接机床的结构优化设计、控制系统参数整定及运动轨迹动态性能研究及优化提供一种可行的方法。