随着压力容器、造船和机械制造等领域中，所用钢板厚度的不断增加，对厚板焊接工艺提出了越来越高的要求。目前在厚板焊接领域广泛采用的是窄间隙电弧焊方法。相比于电弧焊，激光-MIG复合焊接方法在力学性能，焊缝质量以及焊接效率上都表现出了明显的优势。但现有的激光-MIG复合焊接方法，受制于其焊接头尺寸，喷嘴最窄也超过了20mm，只能适应较宽的坡口，焊接效率降低。为此，本课题的主要目的就是研制适用于大厚板焊接的的窄间隙激光-MIG复合焊接头。本文根据不同的应用需求，设计了一体式和分体式两种复合焊接头，根据窄间隙焊的设计原则，从水冷管路，保护气通路，送丝线路和送电线路等多个方面完成了复合焊接头的设计与制作。一体式复合焊接头可以适应最窄17mm，最深45mm的窄坡口，分体式复合焊接头可以适应最窄11mm，最深80mm的窄坡口。并在低合金高强钢板上对其进行了焊接性能的测试。研究发现，由于对保护气流动行为的影响，喷嘴结构是影响焊接头综合性能的主要因素。基于Fluent软件和标准k-湍流方程，建立了针对喷嘴结构对保护气流动特性影响的数值计算模型。设计并制作了三种典型的分体式复合焊接头喷嘴，包括梯形直通喷嘴，方口凸台喷嘴和圆口凸台喷嘴。通过纹影法对数值模型的准确性进行了验证。并将其应用于三种喷嘴在无拘束条件、平板拘束条件和深坡口拘束条件下的保护气流动特性模拟计算中。系统地研究了喷嘴结构对保护气有效保护范围，电弧中心线上流速以及方向的影响。并通过对喷嘴内部保护气流动特性的分析，阐明了喷嘴凸台结构对保护气流动特性的优化作用及形成机理。最后通过不同喷嘴在平板和深坡口焊接过程中的工艺特性对比，从表面成形，熔滴过渡和电流稳定性等方面，验证了喷嘴凸台结构对焊缝质量和焊接过程的影响，与凸台结构对保护气流动特性的数值模拟分析结果相一致。结果表明，凸台结构喷嘴的保护气有效保护范围更大，保证了焊缝表面成形的质量；同时凸台结构喷嘴电弧中心线上的保护气流速与中心线夹角较小，保证了焊接过程熔滴过渡和电弧的稳定性。由此可见，凸台结构在窄间隙喷嘴的设计制造中是非常必要的。