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随着全球经济的快速发展，市场竞争越来越激烈，这就要求企业必须快速响应市场和用户的需求变化，制造出性能可靠的产品。但是采用传统制造方法制造的铸锻件在长度和直径上材料强韧性的不一致和淬透性的原因，热处理后的显微组织也呈现出各相异性，而且由于铸锻工艺能力的限制，大尺寸零件只能采用分段拼焊的方法制造，这样就造成焊接接头处组织和力学性能的不均匀，甚至导致焊接裂纹等工艺缺陷，造成大型结构件的不安全。基于VPPA(Variable Polarity Plasma Arc)焊接工艺的快速成型制造技术是一种全新的制造方法，它选材广泛，制造周期短，成本低且精度高，对于中小型模具和零件的制造，具有显著的综合经济效益。因此，本研究采用了直角坐标型机器人和二自由度旋转翻转变位机为执行机构，开发出了一套采用VPPA焊接工艺进行铝合金零部件熔积成型的数控系统。 为了对变直径回转型零件进行熔积成型，本研究针对熔积成型数控系统的机械结构特点，建立了坐标系及熔积成型系统的数学模型，并且针对熔积成型零件的特点及成型原理，分别对操作机和变位机两部分进行轨迹规划，并制定了G代码的生成格式，以便将轨迹规划的路径信息进行保存。 本数控系统的控制核心为德国Beckhoff公司的嵌入式控制器CX1020，以实时工业以太网EtherCAT作为主从站间数据传输的协议，采用主站+从站的组态模式，搭建了数控系统的硬件平台。将送丝机构，弧高调节机构，VPPA焊接电源等作为从站设备加入到了控制网络中，实现了数控系统的集成化控制。 软件设计部分采用德国Beckhoff公司的TwinCAT自动化编程软件为程序开发工具，将第二章所建立的数学模型用高级语言编写成程序，实现熔积成型零件的轨迹规划并将G代码及工艺参数进行保存，同时将运动控制和焊接工艺控制进行紧密结合，完成了熔积成型过程的智能控制。为了配合焊接工艺进行熔积成型，开发了熔积成型过程监控程序及人机界面，可以实时监测熔积过程的状况。 最后，采用VPPA焊接工艺，应用本课题开发的熔积成型数控系统，经过工艺试验得出最佳熔积成型参数后进行了熔积成型实验，完成了设计零件的制造，并对其进行了金相组织分析。最终熔积成型的零件，表面光滑，晶粒细小，成型质量可靠，验证了本文所建立的运动学数学模型的正确性和软件程序的可靠性。