MIG电弧增材制造技术将MIG电弧作为热源将金属丝材熔化,根据模型逐层堆敷形成金属零部件。与其他增材制造技术相比,MIG电弧增材制造技术设备简单,价格较低、且使用广泛,在制造业领域有着广阔的应用前景。本文主要基于MIG增材制造技术将5356铝合金丝材作为填充材料,研究单道单层成形特点、单道多层成形规律及机理,利用该技术实现曲面体的增材制造。基于KUKA机器人及Sprut CAM离线编程软件搭建了铝合金MIG增材制造系统;通过实验研究建立了电弧功率与熔滴过渡频率之间的回归方程,MIG单道单层熔敷过程中,随着熔敷电流增加,熔滴过渡频率增加。采用单因素法研究了熔敷电流和熔敷速度对单道单层成形的影响,结果表明:电流在短路过渡区间内,热输入小,熔滴过渡频率低,电弧压力与熔滴冲击力小,成形系数小,熔池不易流淌,可以快速凝固;熔敷速度的增加会使得线能量减小,成形系数减小,有利于熔池快速凝固。基于最小二乘法原理的Matlab算法,建立了侧壁粗糙度计算方法,根据层宽的变化确定了四层以上为稳定区,测量了不同参数下稳定区熔敷层的平均宽度和平均高度;在工艺区间内,研究了工艺参数对稳定区平均宽高及侧壁粗糙度的影响,结果表明:在工艺区间内,随着电流的增加,稳定区平均宽度增加,平均高度先减少后增加,侧壁粗糙度增加;随着熔敷速度的增加,平均宽度和平均高度均减小,侧壁粗糙度减小;随着等待时间的减小,平均宽度增加,平均高度减少,侧壁粗糙度增加。熔敷电流为140A,熔敷速度为70cm/min时侧壁粗糙度最小,成形质量最佳。基于传热学原理建立等效散热功率计算模型,研究电流对熔池稳定性的影响。结果表明:电流的增加导致输入工件的热量与散热量无法保持平衡,热积累严重,熔池稳定性降低。基于焊接电弧物理及流体力学的基本理论建立了熔敷过程的熔池的受力模型,分析表明电流的增加将会导致表面张力等力减小,电弧力、重力等力增加,合力将导致熔池向两侧流淌,熔池稳定性降低。根据成形质量选择了曲面体制造的参数:电流为140A,速度为70cm/min,利用等效散热功率计算模型结合曲面体每层路径封闭且路径长度不同的特点将制造过程中等待时间分为14段,在保证成形稳定的前提下提高了制造效率;根据试验选择的抬枪高度为前四层每层抬枪高度为1.75mm,后每层为1.65mm,通过减小起弧收弧处电流及逐层偏移的方法解决了起弧收弧处的高度累积问题:起弧收弧处的最佳电流为90A,起弧收弧点的最佳偏移距离为12mm;成功制造了70层的曲面体,总体成形良好,无明显缺陷。试样平均宽度8.79mm,制造总平均高度为114.35mm,总高度误差率1.5%。