电弧熔丝增材制造是一种将增材制造原理和焊接技术相结合以近净成形金属零件的新型智能制造技术,因其设备简单、成本较低、适用于制造大型零件等特点,受到了汽车、航空航天等行业的高度关注。高沉积速率是该工艺的主要优点,但这种优点的代价是大量的热输入,对电弧增材制造零件的表面质量和力学性能产生直接影响。然而,目前针对表面质量的系统性评价方法及热输入影响作用的研究较少,评价成形质量时具有的主观误差较大,不利于进一步提高电弧增材制造零件的成形质量。因此,建立一种有效的评价方法及研究热输入对成形件表面质量的影响,是提高电弧熔丝增材制造成形质量的关键途径。首先设计电弧熔丝增材制造装备。本电弧增材制造装备设计的基本思路是以PLC为核心,控制焊机、自动送丝机和三轴电机进行协调运作。PLC通过调节中间继电器,控制焊机的启停,通过电机驱动控制自动送丝机的送丝轮,调节送丝轮可以调节自动送丝的速度,通过电机驱动调节三轴上电机的运转情况,控制电机的启停以及熔丝速度、熔丝方向、熔丝轨迹。三轴的电机安装在移动滑台上,对移动滑台的动作施以控制从而进行有序的熔丝增材制造。通过对PLC进行程序的编写,控制三轴电机的启停运转、送丝机和焊机的启停与调节以及整套电弧熔丝增材制造装备的协同运作。其次建立一种有效的表面质量评价方法。在对此电弧熔丝增材制造装备的基础工艺进行研究后,再对电弧熔丝增材制造成形件的表面质量进行评价。分析了主要工艺参数对电弧熔丝增材制造铝合金成形件的影响,包括电流、送丝速度、成形速度和保护气体流量。利用田口方法,找到了适合此电弧熔丝增材制造装备的最佳工艺参数。最后研究热输入对电弧熔丝增材制造的影响。通过改变工艺参数,在不同热输入下电弧增材制造了单层单道铝合金试样。使用热电偶监测了成形过程中温度的变化情况。根据所得数据和已建立的表面质量评价方法,分析了热输入对电弧熔丝增材制造成形件表面质量的影响。热输入对电弧增材制造试样的表面质量具有较高程度的影响,较高或较低的热输入均对其产生不利。本研究为电弧增材制造设备设计和电弧增材制造铝合金零件提供了实际经验和理论指导,为加工出高精度的高品质产品提供了理论方法和实验依据,具有较高的工程应用价值。