和激光增材制造相比,电弧熔丝增材制造因为采用具有高导电性等离子体特性的弧光加热熔化材料,沉积效率更高,更加适用于大型构件制造,是当前研究的热点之一,但是因为电弧等离子弧柱加热面积大,能量相对分散,存在表面粗糙、二次机加工量大、复杂结构制造困难的问题。电弧增材制造和机械铣削减材的复合制造（HWMM）能够通过两者的交替加工,有效解决上述问题。其次,机器人灵活度高、空间扩展性好,能够更好地发挥HWMM的技术优势。但在本文开展工作之前,HWMM研究基本以数控机床为主,未发现有基于机器人的公开报道。为此,本文以Al5Si铝合金和AZ31B镁合金为对象,开展了HWMM研究,探索了电弧增材制造、铣削减材两种工艺的相互作用,及其对薄壁墙形貌特征、表面残余应力和组织性能的影响规律。主要研究结果如下:研究了起弧面铣削加工对Al5Si HWMM试样形貌特征的影响规律,发现当铣削厚度为0.4-1.2 mm时,HWMM试样侧壁表面成形精度优于电弧增材制造,表面粗糙度（Ra）和加工余量最大可分别减小22.9%和31.6%。研究发现起弧面加工与否对电弧形态没有影响,因此,侧壁表面成形精度和电弧弧光特性没有直接关联,主要决定于熔流特征,其提升机理为:当起弧面被铣削为平面以后,液态熔池流动由沿弧面快速下淌转变为向两侧铺展后回流,减缓了液态金属在试样轮廓边缘的波动。设计了能够避免液态金属对已铣削加工面破坏,避免重复加工的预留层结构,得到了铣削预留量和侧壁铣削参数的优化范围。在优化范围内,薄壁墙Ra最小为3.5±1.1μm,接近半光面8级水平。针对HWMM这种动态结构铣削加工极易出现颤振现象,加工过程不稳定的问题,建立了HWMM有限元模态参数仿真模型,发现随着沉积总高度的增加,试样固有频率值下降,两者呈相对生长模型关系。在此基础上,通过“刚性刀具-柔性工件”铣削系统的动力学模型绘制了能够快速预测铣削工艺参数优化窗口的稳定域动态叶瓣图,并通过随机选取的参数证明了预测结果和实验数据吻合良好。其次,基于提升固有频率拓宽工艺窗口的原理探讨了支撑结构对固有频率的影响规律,并提出了一套基于稳定域仿真和支撑结构辅助的HWMM铣削方案。该方案能够快速确定并拓宽铣削加工的优化工艺窗口,提高成形精度和加工效率。探索了铣削加工对Al5Si铝合金HWMM试样表面残余应力的影响规律,发现侧面铣削加工对HWMM试样底部表面残余应力没有影响,但是对中部和顶部表面残余应力有显著影响,两者随着铣削宽度（ae）的增加先减小后增大,最小分别可达1MPa和22 MPa（ae为0.4 mm）,比电弧增材制造降低93%和增加44%。铣削加工有助于减少试样表面残余应力梯度。在本文条件下（ae为0.6 mm）,沿进给方向的表面残余应力梯度可减小到0.17 MPa/mm,比电弧增材制造减少了9.8%。根据增材制造纵向应力场瞬态演变过程和切削力诱发残余应力生成机理发现HWMM表面残余应力降低的机制在于:铣刀与铣削面之间的挤光效应产生的铣削压应力抵消了增材制造的初始残余拉应力,并形成新的平衡状态。研究发现铣削加工对Al5Si铝合金HWMM试样的组织特征和拉伸性能没有显著影响,但是缩短了熔合线间距（垂直方向）,导致试样具有更多的熔合线,从而增加了易断裂区域,降低了垂直方向试样的拉伸性能,增加了抗拉强度和延伸率各向异性。当铣削厚度为0.8-1.6 mm时,HWMM抗拉强度各向异性从电弧增材制造的1.0%增大到8.3%,延伸率各向异性由7.7%增大到23.1%。提出并开展了AZ31B镁合金HWMM铣削稳定性研究,所建立的稳定域仿真模型和实验结果吻合良好,进一步证明了本文所提出的稳定域动态模型具有良好的可移植性和通用性,因此相关理论和模型可拓展至激光增减材复合制造。通过对比分析发现,镁合金HWMM试样在稳定域内进行铣削时的振动响应幅值是铝合金的43.2%,具有更好的铣削特性。其主要原因在于镁合金阻尼减振性能更好,减震系数更大,能够在铣削过程中更好地吸收振动冲击,抑制不稳定非线性振动。