整流罩是航空航天等超高速飞行器的发动机上必不可少的部件。整流罩属于异形薄壁复杂结构,传统加工方法主要有铸造、焊接、铆接、线切割等,采用传统加工方法成形效率低、生产成本高、材料浪费严重。激光熔覆成形技术采用逐层堆积方法,可以在三维空间自由成形,无需模具即可成形出各种尺寸形状、结构复杂且组织性能较好的零件,在发达国家都已成为航空航天、工业等领域得到应用的一种先进制造技术。本文基于中空激光光内送粉熔覆技术,对整流罩模拟结构件的3D成形工艺展开研究。研究激光熔覆工艺参数对熔道形貌的影响,分别得到在不同扫描速度和不同离焦量下熔道宽度和高度的实验数据。设熔覆层高度与扫描速度之间、熔覆层宽度与加工离焦量之间在一定范围内分别成近似线性关系,对所得实验数据进行线性回归,建立了熔覆层高度与扫描速度之间、熔覆层宽度与离焦量之间的工艺参数模型。提出随形分层的堆积方法,可以在不同位置处根据不同扫描速度得到不同的高度。采用随形分层法可以不用考虑基体的复杂程度而直接成形,效率明显高于传统水平分层。基于随形分层的堆积方法,采用分段变速的方法,在非平整异形基面上成功熔覆成形薄壁结构,并保证了上表面的基本水平。为解决从高处向低处扫描时激光与已成形部分产生干涉而导致薄壁结构末端产生塌陷,改为以最低位置作为扫描起始端,采用扫描路径首末段设置空行程以及激光启停位置减速的方法,解决了因为反复启停激光而产生凹凸缺陷的问题,实现了非平整异形基面上的薄壁结构堆积。采用法向分层方法和顶端封口技术,熔覆成形整流罩模拟结构件内层的圆台、圆筒以及圆锥连接结构。法向分层方法能够消除圆台和圆锥成形过程中的台阶效应,采用间歇熔覆和分段扫描的方法,解决了圆锥在封口处在堆积时熔覆层产生热集聚效应而导致的封口处塌陷的问题。采用异形基面上成形薄壁结构的工艺方法,成形了基于圆台和圆筒为基体的水平筋结构。基于斜定向熔覆工艺,进行了对于水平直墙结构的圆筒封闭。采用熔覆喷头偏转16°的斜定向熔覆方法,避免了聚焦激光束与直墙端部的干涉;采用中空激光环形光斑外径与直墙端部相切的熔覆方法,成功完成了水平直墙结构的圆筒封闭。在成形圆台封闭水平直墙结构的基础之上,对整流罩模拟结构件内环辐射多筋结构进行包络封闭熔接成形,实现了整流罩模拟结构件的整体成形。对整流罩模拟结构件进行尺寸检测发现,成形件整体质量良好、各部分的尺寸最大绝对误差为0.21以内mm,最大相对误差为8%以内。对整流罩筋条结构、筋条与包络圆筒封闭结合处进行显微组织分析发现,显微组织致密均匀,无裂纹、气孔等缺陷。对整流罩模拟结构件各部分进行显微硬度分析发现,各部分显微硬度值相差不大,显微硬度均保持在670～720HV之间。