近些年,随着我国航空航天、船舶领域的高速发展,大型化、轻量化、复杂化的金属结构件正受到广泛应用,同时对成型制造工艺也提出了更高的要求。相比于传统制造工艺,电弧增材制造具有生产效率高、加工成本低及成型性能良好等特点,可直接成型组织致密的金属结构件。本课题针对复杂特征结构件成型工艺进行研究,主要通过温度场仿真分析、成型方法改良、建立预测模型等方法从控性及控型两方面展开了研究。控性方面主要针对CMT电弧增材制造过程温度场进行研究。以传统双椭球热源模型为基础,引入了间歇性系数ξ对热源热输入频率进行修改,建立了CMT间歇性热源模型,有效提高温度场仿真计算精度,并利用红外热像仪设计验证性试验,将基板预置点处热循环曲线的试验与仿真数据进行对比分析,结果吻合度较高,验证了仿真模型的有效性;然后利用数值仿真模型进行了薄壁堆焊过程温度场仿真计算,研究了层间间隔时间、基板预热温度对峰值温度、温度梯度、冷却速率等的影响。结果表明,在CMT电弧增材制造过程中可以通过改变层间间隔时间与基板预热温度来降低温度梯度、提高冷却速率,将降温与升温相结合对预制件温度进行控制,改善CMT电弧增材制造成型质量。其次针对复杂特征结构件的成型工艺展开控型方面研究。进行了一系列单焊缝成型试验,利用试验数据建立了神经网络预测模型,对不同工艺参数下的单焊缝成型尺寸进行准确预测,实现了电弧增材制造过程的闭环控制;然后分别针对厚壁及悬空特征成型方法进行优化,基于垂直交叉的思想对成型路径进行规划,降低了缺陷率,并在此基础上建立了数学模型,对预制件的成型尺寸、堆焊过程中焊枪倾斜角度实现了准确预测。最后根据前期电弧增材制造基础试验,确定了适合CMT电弧增材制造的工艺参数范围,并以高精度红外热像仪作为介质,将堆焊过程温度场仿真分析结果、特征成型方法、尺寸预测模型及算法与成型系统相结合,进行了部分复杂特征结构件成型试验。试验结果表明,预制件表面成型质量良好,无明显缺陷出现,成型尺寸误差小于1mm,符合电弧增材制造成型要求,验证了理论的有效性。