电弧增材制造（Additive manufacture,AM）作为一种新型的构件成形方法,比激光增材制造成形效率高、与铸造、锻造成形方法相比,无需模具、可成形结构复杂的大型金属构件,广泛地应用于航天、航空、船舶大型金属结构件等个性化产品的制造。电弧增材制造成形的高性能大型金属构件,不仅应该具有良好的组织结构和力学性能,而且其成形尺寸和形状均要严格地满足要求。为此,搭建了激光电弧复合增材制造系统,研究了激光对电弧的作用规律、建立工艺参数与电弧最大直径的数学模型、基于熔池尺寸建立多道多层堆积金属尺寸预测模型,从而实现了电弧增材制造过程成形构件尺寸的监测。搭建了激光电弧复合增材制造系统,系统包括硬件和软件两部分。激光电弧复合增材制造系统的硬件部分由电弧增材设备、激光设备、视觉设备组成。软件部分由激光单元、视觉单元、数据保存与回顾单元组成。软件用于初始化硬件、控制硬件工作状态,同时采集、保存成形过程激光功率、电弧图像、熔池图像、构件高度与宽度等数据。设计的电弧图像处理方法,通过去除噪点、对比度增强、全局阈值分割、轮廓提取、计算世界坐标系下电弧轮廓、电弧轮廓线拟合与重建等提取电弧最大直径,电弧图像处理得到的电弧最大直径的相对误差不超过5.97%。无激光电弧复合时,电弧最大直径与电流近似线性正相关;激光电弧复合时,在电流小于210A时,电弧最大直径与激光功率负相关、与激光光斑尺寸正相关;电流超过210A时,与激光功率、激光光斑尺寸相关性较小。通过二次回归通用旋转组合试验,建立了电弧最大直径与电弧电流、激光功率、激光光斑尺寸之间的数学模型,为D=3.7567+0.024 I-8.889×10-4P-8.889×10-3L-8.849×10-7IP+7.836×10-5PL,该模型电弧最大直径的预测误差小于6.03%。针对熔池图像特点设计熔池尺寸提取方法,包括相机标定、熔池图像筛选、去除噪点、自适应阈值分割、轮廓提取、轮廓补全、轮廓坐标与倾角计算等。将提取得到的熔池尾部固液分界点与前一堆积层的距离作为堆积金属高度,将熔池最大宽度作为堆积金属宽度,由此建立单道单层堆积金属尺寸预测模型,预测误差小于7.8%;利用半椭圆模型、圆弧模型、余弦模型、抛物线模型拟合单道单层堆积金属截面轮廓线,其中,抛物线模型拟合方差最小,均方差为3.14。基于抛物线模型计算单道单层堆积金属截面面积,并利用等体积法计算多道单层堆积金属高度;将每道堆积金属宽累加后减去搭接量得到多道单层堆积金属的宽度,由此建立了多道单层堆积、多道多层堆积金属高度与宽度预测模型,高度分别为（?）、宽度为（?）,预测误差小于5.5%。激光电弧复合增材制造火箭发动机锥形壳体。基于构件高度值进行非等厚分层切片,每层切片内由外轮廓向内轮廓依偏置填充。根据构件不同部分的壁厚差异特点,设计各部分切片内的每道堆积金属宽度尺寸,并利用所建立的电弧最大直径与工艺参数之间的数学模型确定构件不同部分堆积时的工艺参数。最终成形构件的高度误差值为3.1mm、壁厚误差值为6.7mm、锥角误差值为2.4°,激光电弧复合增材成形的锥形体构件满足尺寸和形状要求。