基于三维焊接的金属零件成型技术是将焊接工艺与快速成型技术相互结合,用于金属零件的直接成型,是最有希望实现高质量满密度金属零件直接制造的方法之一。目前焊接快速成型技术所制造的金属零件其精度和质量都不高,主要原因是成型过程中的热输入量过大以及成型过程的稳定性不高。本论文根据旁路耦合电弧焊接工艺的特点和快速成型技术原理提出了基于单旁路耦合电弧焊接工艺的快速成型方法,并对其控制技术进行了研究。论文首先根据旁路耦合电弧焊接工艺常用的四种方法分析制定出适用于三维焊接快速成型技术的焊接方案。依据该方案确定基于三维焊接的金属零件成型控制技术的研究内容,根据研究内容建立了金属零件三维焊接快速成型控制系统,并对系统的控制板选型、通讯方案、三维运动装置和人机交互系统进行了初步方案设计。其次,根据金属零件三维焊接快速成型控制系统的需求进行软硬件的设计。硬件设计包括了人机交互系统硬件设计、数据采集硬件设计、旁路送丝机构硬件设计、独立的预警系统以及焊接电源接口设计。软件设计包括了水平焊道搭建间距和垂直焊道堆积间距的计算、电机转速和转动角度的计算、自主开发的控制系统软件,介绍各通讯模式下的数据格式和接收流程、制定软件抗干扰的方案。最后,在理论分析和软硬件设计的基础上,搭建金属零件三维焊接快速成型实验平台,进行系统实验和快速成型工艺实验。通过系统实验,确保了软硬件的设计内容能满足控制系统的需求。通过快速成型工艺实验,确定出适合快速成型的焊枪工艺参数、不同主路电压下对应的最优旁路送丝速度范围以及水平、垂直和三维焊道的堆积成型。实验结果表明基于单旁路耦合电弧焊接工艺的快速成型技术能起到降低成型过程中热输入量,在引弧与熄弧时对成型精度的影响小,设备简单,可控性强。