复合加工是两个或多个不同工艺的有效集成,它的加工过程利用了单个加工过程的优点,并且同时克服了它们的局限性。以增减材复合加工技术为例,通过将铣削、钻削和磨抛等传统减材切削加工引入增材制造过程中,增减材复合加工技术在保留了增材制造高效率、高材料利用率、近净成形等优点的同时,也可以控制成形件的尺寸精度与表面质量达到设计要求。本文以316L不锈钢薄壁件为研究对象进行了增减材复合加工试验,同时建立了与试验相对应的增减材复合加工薄壁件的有限元模型,对薄壁件在激光增材制造过程中的温度场和应力变形以及随后的铣削加工过程中薄壁件的应力变化所引起的二次变形进行了研究。首先,通过系统的工艺试验,筛选组合优化的激光金属沉积成形工艺参数以用于薄壁件的增材制造。利用红外热像仪记录了激光增材制造薄壁件的过程中,薄壁件表面的温度分布情况,借助激光测距传感器对增材完成后的薄壁件表面进行扫描,获得了增材薄壁件表面的变形数据。其次,利用ANSYS/Workbench有限元软件对增材过程中薄壁件的温度场和热应力变形进行了仿真,对红外热像仪记录的温度分布和激光测距传感器的变形数据进行了验证。接着,通过增材块体试件的侧铣正交试验研究了增材件的铣削力与铣削参数之间的关系,并且利用神经网络拟合分析的方法建立了增材件的表面粗糙度与每齿进给量的映射关系模型。基于铣削测力的数据以及薄壁件在增材制造过程中的温度场和应力变形的仿真结果,接着对增材薄壁件的铣削加工进行了隐式动力学的数值模拟,预测了增材薄壁件在铣削加工后的二次变形情况。再次,采用铣削正交试验中优化的工艺参数进行了增材薄壁件的侧铣加工试验,并记录了薄壁件在经历增减材复合加工后表面的变形数据,将之与减材加工前进行了对比。可以看出,经过对增材薄壁件的铣削加工,明显改变了薄壁件内部的应力分布与应力的类型及数值大小;在选择合适的铣削参数的条件下,铣削加工能够在一定程度上释放激光增材制造引起的残余拉应力,有效减小增材薄壁件的热应力变形,从而提高增减材复合加工薄壁件的加工精度与表面质量。最后,通过将增减材复合加工薄壁件过程中的试验数据与有限元数值模拟的结果进行对比,证实了有限元模型的有效性,获得了增减材复合加工过程中残余应力的变化对316L不锈钢薄壁件变形的影响规律。论文的研究过程及结果为后续进一步研究减材工艺参数对316L不锈钢增材件的表面质量的影响机理,和铣削加工中针对增材件的不规则形貌进行切削力的动态补偿奠定了基础。