航空机关炮因战斗力强、适合视距内空中格斗等优点，被广泛应用于战斗机上。炮身等零部件焊接质量影响作战性能，常用氩弧焊工艺存在变形量大、接头粗大、焊缝截面不饱满等问题。送弹滑板等零部件的磨损影响射击精度和服役寿命，常用等离子熔覆工艺存在热辐射大、熔覆层耐磨性较差等问题。可以用激光填丝焊和熔覆技术来改善，而现有激光加工设备安全性能不高、自动化程度低，并且只具备单一填丝焊或熔覆功能。针对上述问题，本文结合航炮零部件结构特点和加工工艺，开展激光填丝焊熔覆一体化加工系统研发及工艺研究，主要研究内容如下：　　首先：从功能性、安全性、智能化、辅助加工系统几方面对系统结构进行设计，完成了多自由度机械运动单元、送丝及送粉系统、焊缝监测系统、安全系统、一键启停系统、监控系统、自动换头系统和气路系统、水冷系统的设计；对整个系统进行中央控制设计，完成了自动、手动两种操作模式和PLC程序，填丝焊、熔覆程序的设计。并进行加工系统集成设计，完成了系统布局的设计。　　其次：基于一体化加工系统对炮身材料4mm厚TC4钛合金进行激光填丝拼焊实验，研究工艺参数对焊缝成形和接头性能的影响。研究表明：固定其他因素不变，一定范围内，随激光功率增加，焊缝熔深和熔宽呈增长趋势，熔深增幅较大；随送丝速度增加，熔深呈先增后降的趋势，焊缝表面堆高明显增加。随拼焊间隙、焊接热输入增大，接头的抗拉强度均呈现先升后降的趋势，过高的焊接热输入导致晶粒变粗大；拼焊间隙0.2mm和焊接热输入120 J.mm-1时的接头抗拉强度分别达到最大值，较母材分别提高了4.3％和7.45%。　　最后：基于激光填丝焊熔覆一体化加工系统在送弹滑板材料18Cr2Ni4WA钢表面激光熔覆制备Ni60涂层，研究工艺参数对熔覆层宏观形貌、截面尺寸、稀释率和显微硬度的影响，并对比分析熔覆层与基体的耐磨性。研究表明：在一定范围内，增大激光功率，熔覆层尺寸、稀释率均呈现增大的趋势，晶粒变粗大，硬度呈降低趋势；送粉速度加快，熔覆层高度呈增大趋势，稀释率变小，晶粒细化，硬度呈增大趋势；熔覆层组织由内及表依次为平面晶-胞状晶-柱状晶-等轴晶。熔覆层的相对耐磨性是基体的4.58倍。