薄壁件由于质量轻、结构紧凑等优点,被广泛应用于航空航天、汽车制造等工业领域,同时因其壁厚尺寸小、结构形状不规则等特点,导致薄壁件在传统加工过程中难以保证其成型质量且加工成本高。将增材制造技术与弧焊机器人技术相结合,基于“离散-堆积”的加工原理,采用CMT的焊接工艺,实现薄壁件的电弧增材制造成型,不但可以提高成型效率、降低成本,而且成型精度得到保证。首先在传统的分层算法的基础上,对成型的截面几何模型进行建模并建立分层高度预测的数学模型,计算分层高度的预估值。通过边缘曲线方程计算预制件在Z轴方向上偏移量,进行高度补偿预测,提高分层精度,实现基于高度预测的分层算法优化。针对复杂薄壁件的轮廓曲线引入有理B样条曲线求取焊接轨迹,通过有理B样条函数定义式与有理B样条曲线拟合方法,设计轨迹求取算法,根据预制件三维模型提取轮廓数据建立轨迹曲线方程,自动生成成型路径。然后提出一种快速标定方法:辅助特殊点快速标定法,通过模型预测理论中求得的四元数位姿矩阵,根据向量旋转理论,完成增材制造成型系统的标定。设计离线编程流程图,利用离线编程仿真软件Robotstudio,结合计算出的路径曲线拟合方程进行路径自动提取,利用VB编程软件生成机器人成型Rapid语言程序。利用圆弧离散局部逼近算法,对复杂薄壁件的切片截面曲线方程进行微分,计算出四元数矩阵,实现焊枪位姿自动调整保证成型质量。进一步针对成型尺寸精度与成型表面质量控制问题进行研究,在进行焊接工艺试验基础上,记录成型规律,通过工艺改良进行成型精度控制,得到焊接参数匹配曲线并选择合适的焊接参数,满足成型精度控制要求。并采取往复焊接方式及特殊两步法的焊接模式实现增材制造薄壁件的成型过程优化。针对具有相交特征的薄壁件交叉点处焊高过高等问题,基于相反、相切成型路径思想设计最佳路径,尽量减小由于应力集中和热累计产生的误差。同时探究变截面成型规律,验证该成型系统成型宽度变化的薄壁件的可行性。最后通过焊制部分典型薄壁件进行试验验证,试验结果表明:优化的分层算法精度控制到误差不超过1mm,焊接路径规划与轨迹自动提取得到实现;同时通过工艺优化与机器人末端位姿实时调整,成型质量明显得到控制。