快速成型技术又名快速原型制造技术,作为一种基础为材料堆积法的高新制造技术,其中的金属堆焊技术不仅具有节约材料、节省能源、可以制造复杂形状零件等普遍优点外,还具有其自身的优点:材料间实现了冶金结合,成型零件致密度高,组织结构具有良好的各项同性;材料利用率高,加工工艺简单,可利用不同的材料加工出功能梯度零件。同时,金属堆焊技术结合了当前成熟的焊接工艺技术,能够显著的降低设备与运行成本,因此具有很好的发展前景。本文基于调研大量国内外研究现状的基础上,针对如何既能成形较好宏观形貌的堆焊焊缝,又能提高堆敷金属与母材之间的堆敷强度进行了大量的试验探索,并基于改善金属堆焊成形质量对金属堆焊工艺参数进行了系统的优化研究。在现有堆焊实验平台的设备基础上增添了温度信息采集模块,自主开发编程,实时获取堆焊过程中熔合区和热影响区等的温度数据,给金属堆焊实验中的温度测量提供了可靠的技术支撑。确定了对堆焊焊缝的成形质量具有重要影响的成形尺寸参数以及成形评价依据,分析了对堆焊焊缝成形质量影响较显著的工艺参数,并在此基础上以理论相结合实际的方式建立了适用于五因素多水平的正交实验表,之后通过对正交实验结果进行直观分析和极差分析,确定了工艺参数的影响程度大小,并基于正交实验结果分析出一组使堆焊焊缝具有良好宏观成形的工艺参数。基于良好宏观成形的工艺参数进行了单因素实验,通过单因素实验法深入试验研究了堆焊电流、干伸长量、堆焊电压、堆焊速度、基层温度等工艺参数的变化对成形尺寸参数以及余高系数、成形系数、熔合比的影响规律,在实验数据结合理论分析的基础上对工艺参数逐个进行优化,在保证堆焊焊缝具有较好宏观成形的前提下提高堆敷金属与母材之间的堆敷强度,并通过仿真模拟堆焊过程,对工艺参数优化后的温度场、应力应变场进行研究分析。经力学实验验证并结合实验效果,工艺参数优化后的堆焊焊缝既具有较好的宏观成形形貌,利于后续的搭接,又提高了堆敷金属与母材之间的堆敷强度,在优化的工艺参数基础上对堆焊焊缝搭接量进行了计算并成形了结构件。