本文针对目前船用中型规格管系结构建造过程中存在的生产效率低、焊接质量不稳定和工人劳动条件恶劣的现状，在分析研究管系结构装配和焊接质量要求的基础上，提出了采用机器人进行自动化焊接的方案。本文根据船用中型管件的具体情况设计了两个焊接工作站：直管机器人工作站和弯管机器人工作站。针对直管工作站，提出了钳式变位机和滚轮架式变位机两种设计方案，通过综合比较最终确定采用滚轮架式变位机，同时对法兰盘点焊工装、上下料系统、两机器人主从控制和从动机器人移动平台进行了设计和选型。针对弯管机器人，对所用夹具、L型变位机和可移动单轴回转变位机进行了设计选型。详细介绍了两机器人工作站所用焊接电源、清枪剪丝机构、供气系统和其他安全装置。应用PRO/E软件建立了两机器人工作站各部分的模型。应用KUKA Sim Pro软件对两机器人工作站的开展了模拟仿真试验研究，对机器人行走路径进行了规划，进行了碰撞检测。根据模拟仿真试验的结果对弯管机器人所用枪架进行了改进。模拟仿真试验结果表明，对两机器人工作站的设计是合理可行的。进行了船用中型管件机器人焊接工艺试验，研究了工艺参数对焊缝成型及气孔等缺陷的影响。根据试验结果优化制定了管-管、管-法兰焊接工艺参数。采用优化的工艺参数焊接管-管对接接头，焊缝成型好，焊脚尺寸符合船级社相关规范，焊接接头的力学性能满足船级社的规范要求X光探伤结果表明焊缝无裂纹和气孔。