本文以旋转模切机为背景,针对模切圆辊制造、修复与再制造需求,选择合适的硬质添加相及最佳添加比例提高表面性能,建立曲面基体激光熔覆工艺参数与输出指标之间的数学模型,揭示工艺参数对工艺指标的作用规律,实现曲面零件熔覆层的成形控制与预测。为旋转模切圆辊激光熔覆成形工艺以及大面积修复与再制造提供理论依据,对曲面零件激光熔覆技术应用及形性调控具有一定参考价值。为了研究模切圆辊激光熔覆制造工艺,首先,采用正交试验混合水平设计方法研究激光功率、扫描速度、气流量、多种硬质相合金粉末类型及添加比例对熔覆层硬度及耐磨性的影响机理,并通过多指标综合灰色关联分析法实现多目标优化,优选硬质相合金粉末及添加比例,获得硬度耐磨性俱佳的工艺参数组合,为激光熔覆多材料复合表面性能的多目标优化提供理论依据。其次,基于上述工艺参数组合,采用响应面法中的中心复合模块探究激光功率、扫描速度、气流量与熔宽、熔高、熔覆面积以及润湿角的耦合作用规律,建立工艺参数与曲面基体单道熔覆层几何形貌之间的数学模型,通过试验验证与优化检验了所建立数学模型的预测精度,得到形貌性能良好的曲面基体单道熔覆层及最优工艺参数,揭示工艺参数对单道熔覆层几何形貌之间的交互作用机理,为模切圆辊熔覆层的成形控制及工艺参数优化提供理论依据。最后,在单道熔覆层形性得到有效调控的条件下,以模切圆辊的修复再制造为目标,对多道搭接涂覆质量展开研究。基于上述最优工艺参数,以搭接率为变量研究不同搭接方式对多道熔覆层的平整度与缺陷率的影响规律,通过多指标综合灰色关联分析法得到每种搭接方式下的最佳搭接率,并以熔覆效率为评价指标获得最优搭接方式,揭示激光熔覆涂覆方式对模切圆辊熔覆成型质量的影响机理。研究成果对其他任意曲面基体熔覆成形研究提供参考样本,对其它回转类零件、复合功能材料零件、曲轴等复杂曲面零件以及高价值零件的修复、制造也具有推广应用价值,为激光熔覆曲面基体复合材料在增材制造领域的应用奠定一定的理论基础。