90°弯管结构在冶金、矿山等行业应用很多,特别是具有腐蚀性的环境中。为防止弯管受氢脆、氢腐蚀、硫化氢腐蚀及堆焊层的剥离等严重损伤,需要对其采用内壁堆焊,形成双金属复合弯管。目前通常的做法一是采取先对直管进行堆焊再弯制成复合弯管,二是研究专用的焊机对弯管内壁直接堆焊。随着90°弯管需求的日益增强,对其制造技术和制造工艺提出了新的要求。因此,研究90°弯管内壁堆焊技术及堆焊工作台,具有重大的应用价值。论文主要完成了以下研究工作:首先,研究90°弯管内壁堆焊原理和方法,根据现有的堆焊方法,提出了弯管圆周水平位扇形堆焊方法。结合堆焊工作台相关领域的变位原理,并设计出一种多自由度、可调节的新型90°弯管内壁堆焊工作台,能够配合焊接机器人一次性完成多种尺寸的90°弯管内壁堆焊工作。它在空间具有三个回转自由度、一个回转中心上下调整机构和多功能调节夹具,实现了公称直径250mm~400mm的弯管一次性堆焊工作。其次,针对90°弯管内壁堆焊工作台设计的方案,对其整体结构方案、动力源、传动系统和调节性夹具系统进行了详细设计,确定工作台相关运动参数和尺寸参数。利用UG建立90°弯管的内壁堆焊工作台虚拟样机,仿真分析了90°弯管堆焊工作台堆焊过程,验证工作台的性能,为机械臂的设计提供了技术支持。最后,运用ANSYS Workbench软件对工作台进行有限元分析,得到应力、应变云图,校核工作台的强度,验证工作台的实用性能;得到十二阶模态的固有频率和振型图,分析其振动特性,更加细致地了解到工作台的机械性能;利用有限元分析结果对结构进行优化设计,为今后试验样机制造提供理论支持。