蜂窝结构件具有优良的力学性能,广泛应用在航空航天、轨道交通等诸多工业领域。传统的制造方法工序繁杂、制造周期冗长,对设备依赖性高,难以适应社会和经济发展的需要。采用等离子弧增材制造技术,既能简化工序、缩短周期、降低成本、减少设备依赖性,又能保证所制构件的质量。建立蜂窝结构代表性单元,用以表示蜂窝结构的几何特点及出现的所有特征;运用图论中相关理论将其简化为图,分析得出蜂窝结构不符合欧拉图特点,不能用一道焊缝覆盖所有增材制造路径,故根据两种路径规划原则提出3条路径方案,统一优点确定了制造同一层内特征的“间隔成形”路径。针对路径中“线段搭接”和“圆弧搭接”的技术难点,分别提出了“倒梯形往复式”和“旋转补偿熄弧”两种控制策略以改善层间的制造成形。综合层内、层间的制造路径,得出蜂窝结构件等离子增材制造的最终规划路径。为进一步探究等离子弧增材制造过程中,熔滴过渡对成形形貌和凝固过程的影响规律,采用COMSOL仿真软件建立等离子增材制造熔滴过渡模型,对独立熔滴形成、下落、铺展及凝固展开研究,并在此基础上,对增材制造过程中“层内定点堆垛”、“层间重熔堆垛”探究。分析了单层焊缝先后两滴熔滴间的影响、单层焊缝凝固过程以及熔滴对前层焊缝的重熔作用、重熔焊缝的凝固过程。得出了两种情况下焊缝截面形貌及几何尺寸,获得了凝固、重熔—凝固的规律。模型计算结果与试验结果吻合度较高,为研究等离子弧增材制造成形工艺及凝固机理提供了理论基础。建立蜂窝结构件增材制造首层温度场模型,在COMSOL仿真软件中采用单元激活的方法处理增材制造中从无到有的熔敷材料。将双椭球热源改进为“双椭球复合移动热源”,使其既能平移又能绕自身轴线旋转地加载到成形路径上。计算结果表明:圆弧成形段温度分布呈“芒果状”;圆弧—线段搭接成形段熔池区域先增大后减小,之后温度分布恢复“椭圆形”;前后两道焊缝成形的夹角方向影响温升速度及热累积;单独线段成形段的温度分布受前道焊缝较高余温影响较大,出现双高温区;间隔阶段构件以散热为主,温度分布趋势几乎不变。搭建数控等离子增材制造系统,采用正交试验获取适合增材制造的工艺参数范围。验证两种控制策略对改善成形的有效性及所规划路径可行性,最终通过该增材制造系统得到成形形貌和质量良好的蜂窝结构件。