随着各行各业的不断发展,对关键复杂零部件的性能要求越来越高。激光熔覆技术作为近些年来发展的一门先进增材制造技术,凭借其自动化程度高、加工精度高、熔覆质量优异、节约资源等优点,已经在受损装备修复、关键零部件表面处理、复杂零件制造等领域被广泛应用。在激光熔覆过程中,伴随着复杂的激光、金属粉末、热和力的相互耦合作用,激光功率、扫描速率、进气量等工艺参数对熔覆层形貌、温度场及应力场有着重要影响。目前,传统的方法是通过大量的试加工实验来获得目标熔覆层的最优工艺参数组合,再进行数值仿真来研究工件的温度和应力分布情况。为了减少实验次数、降低实验成本,亟需建立激光熔覆工艺参数与熔覆层形貌尺寸的回归预测模型。为提高数值仿真效率和模型准确性,需要进行激光熔覆有限元仿真前处理系统的二次开发。本文首先结合激光熔覆的粉末流分布特性及粉末对激光能量的吸收作用,建立了普适的激光熔覆的温度分布理论模型和熔覆层形貌理论模型,在此理论模型基础上,探究了不同工艺参数堆熔覆处形貌和温度的影响,为后续的回归预测模型建立和有激光熔覆有限元前处理系统二次开发提供了理论依据。其次,在M2高速钢粉末激光熔覆45号钢基体试验数据基础上,分别采用了二次多项式、径向基神经网络（RBF）和广义神经网络（GRNN）三种方法建立了熔覆层形貌回归预测模型,最后综合比较确定了最佳的回归预测模型。再次,结合激光熔覆理论模型和M2高速钢熔覆层形貌尺寸回归预测模型,进行了激光熔覆有限元热源子程序模块、GUI界面模块、内核程序模块以及注册文件等其他模块的开发,且经测试该软件能够准确实现预期功能。最后,进行了单道次和多道次的激光熔覆有限元仿真分析,探究了其温度场和应力场分布情况,并进行了相应的验证实验,经对比仿真与实验结果最大误差为9.35%,证明了该前处理系统的可靠性。最后利用该前处理系统进行了激光熔覆正交仿真试验,得到了其最优工艺参数组合。