电弧增材制造(Additive manufacturing)技术,通过电弧熔化金属焊丝,并根据事先或者在线生成的轨迹与焊枪姿态完成金属零件的成形工作。目前电弧增材制造的各种文献与相关报道大多针对工艺参数,以及力学性能与组织分析进行研究,对于如何使用合适的轨迹成形特定的工件同时保证工件倾斜时熔池不下塌、保证尺寸精度等方面研究较少。本文以保证成形精度为目的,研究了不同焊接速度、焊接电流下的焊缝尺寸特征,研究了大倾斜角度墙体的轨迹规划问题,同时设计了基于SolidWorks二次开发的轨迹规划算法与基于MATLAB的后处理程序,并以此为软件系统搭建了CMT电弧增材制造系统。使用离线控制,对水轮机模型叶片进行了成形作业,对系统的稳定性、轨迹规划的正确性进行了验证。研究了有、无预热下,焊接电流、焊接速度与余高熔宽的匹配关系,为后续实验提供数据支持。对比已有轨迹规划引擎,找到适合金属增材制造的三轴轨迹规划方法,并结合该方法对扭转墙体、倾斜柱体进行了成形。结果发现三轴轨迹不能满足以上模型的精度要求,通过进一步实验确定平行面切片、平行线扫描与五轴轨迹规划能够满足倾斜工件的精度要求。系统地对使用SolidWorks二次开发的轨迹规划进行了研究,设计了针对电弧尺寸量级的五轴轨迹规划程序,深入研究了复杂形状的平行扫描算法以保证最少的起弧熄弧数,研究了焊枪倾斜算法,以重点解决倾斜工件的下塌问题。使用MATLAB开发了后处理程序,以驱动YASKAWA机器人、调节焊接参数与机器人姿态。搭建了CMT增材制造系统,将其用在实际的水轮机模型叶片成形作业中。针对具体工程问题进行了相关准备工作,使用本文叙述的轨迹规划方法进行成形,根据已焊焊缝高度,以不同焊接电流与焊接速度下熔宽余高为数据支撑,反馈调节下一层焊接速度与焊接电流,以保证成形精度。成形过程稳定,成形结果留有加工余量,尺寸精度高。