金属板材等离子电弧加热弯曲成形是最近几年出现的一种无模成形新技术，该技术采用热应力代替机械力成形工件，不使用模具，大大降低了加工成本，节省了加工时间，非常适用于快速成形技术、在线调整变形及单件小批量的生产。本文主要针对金属板材等离子电弧加热的二维及三维成形进行了研究。采用理论分析、实验测试和数值仿真相结合的方法，通过对不同工艺参数条件下板材变形行为的研究，分析了等离子电弧加热成形过程中板材的成形机理、温度场和变形场规律、路径规划与工艺参数的确定方法，为实现复杂曲面的金属板材的快速精确成形提供理论基础。　　为了获得等离子电弧加热成形过程的特点，首先通过一系列的实验，研究了等离子电弧参数、板材几何参数以及板材的热物理性能对成形的影响，获得了1Cr18Ni9Ti板材等离子电弧加热弯曲变形的理想工艺参数范围。同时，也分析了等离子电弧加热对1Cr18Ni9Ti和Q235热影响区材料显微组织与机械性能的影响。结果表明，在合适的工艺条件下，等离子电弧加热对材料的显微组织没有明显的影响，且板材热影响区表面硬度有所提高。　　然而等离子电弧加热过程是一个非常复杂的过程，通过实验的方法获得的信息还不是很全面，目前对于复杂形状的板材的成形最大的问题就是对成形参数的选择还缺乏足够的信息。而采用数值模拟的方法对于获取成形参数相关信息会有重要的意义。因此建立了等离子弧成形过程的有限元热应力分析模型，并根据成形过程的热源移动的特点，将等离子弧处理成小步距间歇跳跃式移动热源进行加载，解决了成形过程中板材的弹塑性大变形瞬态热应力问题，计算出了包括温度场分布、应力状态以及形变规律等结果。通过有限元仿真与分析，给出了等离子正向弯曲、反向弯曲、增厚过程的温度场、应力应变场、位移场及其随时间变化的规律，定量地揭示了不同成形过程的内在机理。　　为了进一步推动等离子电弧加热成形技术的发展进而获得在实际应用，就必须对复杂形状的三维成形进行研究，而在这方面的研究相对等离子电弧加热二维成形的研究要少得多。本文基于等离子电弧加热二维成形的有限元数值仿真、成形机理、温度场分布和变形规律研究，探究了复杂三维曲面的成形策略。针对双曲面，首先通过分析目标板材的几何性质，提出了用等高线扫描策略来规划扫描路径，并从数学上给出了证明；并根据等离子电弧直线扫描建立了电弧工艺参数与板材残余塑性应变之间的基本关系，并据此确定了等离子电弧三维加热成形过程中所需的电弧参数（电弧功率、扫描速度）。　　等离子电弧加热三维成形要想和其他传统板材冲压成形技术进行竞争，必须要有一定的可靠性和可重复性，为了控制板材成形的精度，提出了误差分布面的概念，根据误差分布面及等高线扫描策略对下一次的扫描路径和相应的加工工艺参数进行了规划。