激光熔化沉积（Laser Melting Deposition,LMD）技术属于增材制造领域的关键技术之一,通过激光作为热源熔化金属粉末,快速制造高质量的复杂结构零件。多层单道工艺成形是薄壁零件的基础,而在LMD成形过程中,存在零件沉积工艺和尺寸精度不稳定的现象,严重制约着薄壁零件的最终成形质量,对多层堆积过程的沉积尺寸精度的深入研究将为最终沉积质量提供指导意义。本文以30Cr Ni2Mo VA合金粉末作为研究对象,针对该材料在多层沉积中的沉积工艺和尺寸精度展开了研究,分析了多层堆积过程中沉积尺寸成形特性以及工艺参数对沉积尺寸的影响规律,并根据工艺成形特性制定了相关的控制策略,从而提高成形件的尺寸精度。本文的主要内容如下:在单层沉积中,开展了工艺参数对沉积尺寸、沉积质量之间的影响关系的研究。设计了多因素的正交试验,从极差分析法的角度分析了工艺参数对沉积尺寸的影响程度,结果表明光斑直径和激光功率对沉积宽度的影响较大,扫描速度和送粉量对沉积高度影响较大;针对单道沉积质量的问题,开展了关键工艺参数对沉积质量的研究,结果表明单道沉积质量可以根据激光功率和扫描速度的参数范围划分为四个不同沉积质量区域:不连续熔融状态、未完全熔融状态、正常熔融状态和过度熔融状态。在正常熔融状态下的工艺参数适合多层堆积,其他三个区域可以通过工艺参数的优化改善其沉积质量。面向激光熔化多层单道沉积过程,开展了不同因素下对沉积尺寸影响的研究。通过分析不同线能量密度下的多层单道沉积尺寸数据,研究表明同一沉积层的尺寸数据趋于稳定,由于多层堆积过程中的热累积效应,靠近基板区域的沉积层尺寸整体波动较大,处于极不稳定的状态,当堆积到一定层数后,沉积尺寸数据波动变小,处于相对稳定的状态;建立了激光功率、扫描速度与沉积尺寸之间的二次回归模型,模型具有较高的预测精度,可用于不同工艺参数下沉积尺寸的预测;对不同沉积层的沉积尺寸分析表明,多层堆积中的沉积层尺寸均与激光功率呈正相关,与扫描速度呈负相关,同时分析了不同堆积方式下沉积尺寸的数据,起始端和末尾端的尺寸与中间稳定区域有所不同。基于沉积尺寸的成形特性和规律,开展了对沉积尺寸控制策略的研究。通过分析LMD工艺成形过程,基于粒子群算法优化的神经网络模型预测LMD工艺的沉积尺寸,并采用了模糊自适应比例控制、多变量模糊控制和PID解耦控制三种控制策略来提高沉积宽度的精度,通过对不同控制策略的仿真对比,结果表明,模糊自适应比例控制策略具有最好的控制效果,仅用0.3s达到了沉积宽度的设定值,且控制过程中无超调量,同时在负向阶跃干扰试验中证明了该策略的抗干扰性能,能在0.24s左右达到负向干扰的设定值,实现了多层单道中沉积宽度的有效控制。