金属快速成型是先进制造的一个重要分支,从1984年分层实体制造发明专利的申请成功开始,3D成型向各行业迅速推进,在金属成型方向以激光成型取得的成就最为引人注目,目前可对微小的精密件打印成型,但向大型零件打印方向推进仍具有相当大的阻力。为了降低开发成本,本文以电弧为热源进行柱坐标堆焊成型平台搭建,希望能快速成型出形体一致的精密毛坯。柱坐标回转结构减少了插补计算可实现快速圆弧填充,移动轴依托在旋转轴上避免了传统直角坐标模式下机械零点反复设置及坐标轴垂直度调整,可方便快速搭建与打印。为此,本文面向柱坐标堆焊成型的需求,对柱坐标模式下的插补算法和成型控制策略进行重点探讨。研究了柱坐标直线插补算法,采用角度法作为终点判别条件,通过误差修正系数帮助焊枪越过插补死点:推导出了柱坐标直线插补的一般公式,通过实验仿真,给出了设定成型误差范围内的最佳细分数,实现了空间区域内任意坐标点的插补精度可调与高效成型。研究了柱坐标圆弧插补算法,在逐点比较法的基础上对微段曲线的速度变化曲线进行平滑处理,减小了悬臂梁的插补摆振;通过速度伺服与离散坐标点定位的联合驱动方式,进一步优化上述算法并对插补临界点的坐标点进行重定义;通过软件仿真与薄壁件成型实验证明了算法的稳定性与可靠性。研究了柱坐标NURBS容错插补算法,能按照成型设备的动力学特性实时调整成型速度;推导出了只与速度相关的节点参数递推公式,避免时间带来的速度波动与插补不确定性;对插补点进行两次遗传算法筛选,获取曲线中的速度突变点并对加减速度进行双向检索与再修正;针对高次幂分母引起的求导误差等问题,结合模糊控制与径向基神经网络模块对NURBS插补精度、成型质量,加速度和容错性进行分析。建立了单道熔池宏观形貌的理想数值模型,通过旋转组合试验,找出了成型参数与焊道横截面参数之间的回归方程,根据F检验对各参数项的显著性进行了评价;选取最优的一组成型参数进行平面层成型试验,研究熔滴搭接间距与成型层表面光整度之间的规律,找出了最优的搭接间距;通过编写图形控制软件验证插补算法的稳定性与最优成型参数的准确性。