焊接快速成形技术是基于分层制造技术原理发展起来的新型制造技术，在成形过程中通过弧焊、激光、电子束等焊接技术手段按预设轨迹逐层堆积直接成形金属零件，实现了无模具、低损耗、高效率制造，受到了国内外广泛关注。在生产制造中，零件不但受焊接急速加热快速冷却，温度急剧变化特点的影响，而且根据成形原理特点，零件受热源多次加热作用，加热过程较普通焊接过程更为复杂，成形性能影响因素更多，更不易控制零件的成形性。因此，对焊接堆积过程中的温度场与应力场进行系统性研究，分析掌握工艺参数对温度、应力分布的影响规律，有助于控制零件的成形质量。　　本文选用TC4钛合金为堆积材料，研究等离子弧焊接快速成形过程。通过ANSYS有限元分析软件建立按预设轨迹移动热源堆积成形的温度场及应力场的分析模型，实现了动态过程数值分析。首先，选择适合分析的单元，直接建立有限元分析模型;其次，通过APDL语言设定堆积过程中单元激活顺序;最后，以双椭球热源模型建立热量输入模型，完成堆积成形温度场应力场的模拟分析程序。　　在建立模型基础上分别对单层和多层堆积过程进行数值模拟分析:　　首先研究了单层直线和环形堆积的温度场分布规律，研究表明:堆积成形过程中温度分布受轨迹的影响，直线堆积温度分布沿着轨迹中心线对称分布，弧形受曲率半径的影响，内侧温度高于外侧温度，整体散热作用低于直线堆积，此外，对于环形封闭堆积成形，闭合点受热较为复杂，温度梯度大，影响成形质量。　　其次，重点对单道多层堆积过程的温度变化过程，以及层间温度、热输入和预热对堆积过程中温度分布的影响进行了分析，研究表明:单道多层堆积过程中，后层对前层具有后热作用，堆积层受热源移动的影响，热循环波峰和波谷交替出现，并随着层数增多，趋于平缓;层间温度降低，热量累积作用减弱，各层的峰值温度越低，此外，热输入降低，同样能够控制热量累积;基板预热处理后，能够降低基板与堆积层的温度梯度，使温度分布均匀。　　最后，在温度场的基础上耦合得到应力场，并分别对单层和多层堆积过程中的应力变化过程进行了分析，研究表明:堆积过程中，堆积层和基板接触边界容易产生较大的残余应力值，而单层堆积过程中，堆积层内部和基板熔合区也出现较大的残余应力，通过预热处理能够有效地降低残余应力，使得应力均匀化;而多层堆积经历多次加热冷却作用，等效应力也随之交替变化，且基板在高度方向的发生较大的变形。