等离子束表面淬火作为材料表面热处理的重要技术手段,已广泛的应用于生产实践中。同时,工业机器人以其灵活性、通用性以及可编程性的特点,使得机器人控制技术与等离子束表面淬火工艺相结合的操作平台具有更为广阔的发展前景。由于实际淬火设备、金属材料性质和多种参数的综合影响,使得等离子束淬火工艺的通用性很差,仍需靠大量的实验获得较优的工艺参数,使得加工成本过高。因此,借助计算机辅助技术,对等离子束表面淬火过程的温度和硬化层进行模拟与分析,对制定合理的工艺参数具有重要的意义。本文从等离子束淬火驱动设备的运动仿真和淬火过程的温度场模拟两个角度分析,以提高等离子束淬火表面加工质量。首先,采用六自由度机器人作为等离子喷枪的驱动设备,基于等离子束表面织构淬火特点,在笛卡尔空间对机器人末端运动轨迹进行规划,利用ADAMS软件对机器人进行运动仿真,得出末端执行器的运动轨迹以及各关节的角度、角速度和角加速度的变化曲线,获得了等离子束表面淬火轨迹的稳定加工过程。其次,基于ANSYS Workbench平台,对等离子束局部和完整淬火工艺过程的瞬态温度场进行数值模拟,研究了加工过程中温度场变化特点与淬硬层的分布规律,分析了不同淬火参数(电弧功率、热源半径、扫描速度和工件厚度)对温度场的影响,在研究了单一工艺参数对加工工艺影响的基础上,通过正交试验法对三个主要因素进行试验设计,以淬硬层深度为考察指标,得出最佳的参数匹配方案。最后,重点研究了轨迹间距对淬火过程温度场稳定性的影响。在等离子束完整淬火工艺过程中,工件已淬火区域的残余温度累积叠加造成了后续淬火温度场的升高,使得各淬火带的峰值温度不同。研究了不同扫描间距下的工件表面温度场,分析扫描间距对淬火带上峰值温度的影响规律,得到最佳的间距范围,使温度场趋于稳定状态,保证淬火过程的稳定性。