舰船、航天等领域中有许多结构复杂、尺寸大,性能和精度要求高的高性能金属构件,电弧增材制造是成形此类金属构件的有效方法。为了实现高性能金属构件的高质量、高效率增材制造,本文开展了多电弧增材制造装备的设计与集成,多电弧增材制造成形行为,多电弧增材制造堆积工艺参数优化及组织调控,多电弧增材路径规划及精度控制方法四个方面的研究,并进行了舰船螺旋桨、舰船艉轴架、运载火箭发动机锥形壳体的高质量制造,得到的主要结论如下:（1）集成了包括增材制造单元、三维测量单元、减材加工单元与控制单元的高效多电弧协同增材制造装备。其中,研制的增材制造单元采取2束单丝轮廓电弧与单电源三丝摆动填充电弧协同,2束轮廓电弧确保成形精度,单电源三丝填充电弧确保成形效率。三维测量单元使用三维测量仪测量尺寸精度,减材加工单元使用高频动力主轴进行表面加工。控制单元中开发的堆积工艺过程监测装置,实现了多电弧增材制造中的工艺参数、熔池尺寸的监测。本装备不仅具有高的成形质量,而且成形效率达1800 cm~3/h。（2）研究了单电源三丝摆动电弧“共同熔滴”的形成机理,发现“共同熔滴”在电磁力和表面张力作用下十分稳定,避免电弧摆动过程中的熔滴失稳;并且其熔滴过渡形式随着工艺参数增加,分别为排斥过渡、潜弧过渡、颗粒过渡与射滴过渡。分析了不同摆动方式下三丝堆积层截面形貌,三角形摆动堆积层截面为“抛物线”状,形成的多电弧堆积层平整度较高。探究了多电弧增材温度场与动态应变的变化规律,发现多电弧增材制造时轮廓电弧和填充电弧的熔池同步凝固,填充电弧对构件内外均匀加热,使其温度场均匀,大大的降低了构件的应变与应力。（3）建立了多电弧增材制造时弧焊枪协同运动模型与工艺窗口,弧焊枪前进速度VY、堆积层宽度D与摆动速度VX满足（?）关系时,可获得熔合良好的堆积层;多电弧增材制造工艺窗口为:堆积层宽度80～130 mm,轮廓电弧电流70～90 A,填充电弧电流580～620 A,填充枪摆动速度12～14 mm/s。对比了不同水平间距时多电弧增材制造的热循环特征,发现通过调控轮廓电弧与填充电弧的水平间距,可以改变热循环峰值温度、T8/5等特征参数,实现构件组织性能调控。研究了多电弧协同增材制造构件的组织演变规律,发现堆积金属分别经历凝固区、粗晶区、正火区,向稳定区演变。（4）提出了基于法向量唯一的模型分区策略,将高性能金属构件分为具有单一法向量的圆柱体、圆锥体、非线性体、变截面体与相贯区域分区成形;对变截面体与相贯区域,采用圆柱面切片离散分层确保打印路径连续。建立了多电弧协同增材制造路径规划方法,其中多电弧变姿态摆动填充工艺实时调整五弧焊枪姿态角成形等厚区域,多电弧变幅度摆动填充工艺实时改变摆动幅度成形变厚区域,实现了多把弧焊枪同步路径规划。基于截面中心偏移量实现了电弧增材制造构件精度调控,通过实时计算截面中心偏移量调整打印路径,提高堆积金属成形精度。（5）利用集成的多电弧协同增材制造装备,电弧增材制造出了空间曲面螺旋桨构件,其尺寸误差在±1.6 mm,抗拉强度比铸件提高8.2%,冲击吸收功提高30%。摆动电弧增材制造出了变截面发动机锥形壳体构件,其截面圆度最大值为±0.31 mm,整体成形精度为±0.625 mm,抗拉强度比焊接壳体提高1.6%以上,冲击吸收功提高8.8%以上。多电弧协同增材制造出了臂长达到3.5 m的舰船艉轴架构件,其成形精度为±0.6 mm,抗拉强度比单电弧增材制造构件提高18.9%,冲击吸收功提高了29.8%;成形效率提高了4.7倍左右。