随着人们生活水平的提高,精加工木制品的需求量不断增加。水射流辅助激光加工技术因其具有制造过程中无污染、加工精度高、表面质量好等优点,符合绿色制造的潮流,因而具有广阔的应用前景。然而国内外对水射流辅助激光加工金属、陶瓷及其复合材料的研究较多。由于水射流辅助激光切割加工提高了加工精度和表面质量,因而受到了广泛关注,同时也为木制品精加工开辟了新的途径。木材水射流辅助激光加工在理化性能等方面与金属、陶瓷以及传统的激光加工存在着较大差异,因而有必要对木材水射流辅助激光切割加工原理、加工机理以及切割质量进行系统的研究。本文提出水射流辅助激光加工木材的新方法,研究木材水射流辅助激光加工原理,探讨激光能量和水射流对木材加工的协同作用。研究激光-水流-木材相互作用,揭示木材水射流辅助激光加工机理。进而搭建木材水射流辅助激光加工试验平台,并采用试切试验的方法优选出红松和水曲柳作为后续木材水射流辅助激光加工有限元仿真和实验研究的研究对象。基于木材水射流辅助激光加工数值模拟理论,建立水射流辅助激光加工材料传热模型和边界条件的数理模型。通过对激光加工仿真中常用热源模型的分析,建立了适用于木材加工的复合热源模型。并利用ABAQUS有限元软件中的DFLUX子程序实现激光热源的加载和控制。采用有限元方法,以ABAQUS软件为平台,分析能量传热特性、热源模型以及热源轨迹控制方式,建立木材三维有限元分析模型,对红松的水射流辅助激光加工过程进行温度场仿真分析,获取红松水射流辅助激光加工过程的温度场分布及变化规律,探讨工艺参数对红松水射流辅助激光加工过程的烧蚀区域、温度场分布与变化规律的影响。并对温度场仿真分析结果进行验证,确定了有限元模型、载荷以及边界条件的合理性。以针叶材红松为试验材料,对比研究传统激光加工和水射流辅助激光加工顺纹切割和横纹切割红松切缝宽度、表面粗糙度、表面成分和表面微观形貌。通过单因素试验,分析获得水射流辅助激光加工工艺参数对红松切缝宽度和表面粗糙度的影响规律。采用五因素四水平的正交试验设计方法,以红松切缝宽度为指标,对水射流辅助激光加工工艺参数进行优化,获取红松水射流辅助激光加工的最佳工艺参数,并通过对红松切缝表面微观形貌的分析,验证了采用优化后的工艺参数加工的红松切缝表面质量好。以阔叶材水曲柳为试验材料,对比分析了传统激光加工和水射流辅助激光加工顺纹切割和横纹切割水曲柳的切割质量。通过单因素试验,分析获得水射流辅助激光加工工艺参数对水曲柳切缝宽度和表面粗糙度的影响规律。采用响应曲面法,以水曲柳切缝表面粗糙度为指标,对水曲柳水射流辅助激光加工工艺进行优化,获取水曲柳切缝表面粗糙度的预测模型和最佳工艺参数,并采用最佳工艺参数对水曲柳进行切割试验,分析其切缝表面微观形貌和三维轮廓形貌,验证了所建立的用于描述表面粗糙度变化和切割参数之间关系的二次数学模型具有较好的预测效果,有助于实现所需的切割质量变化来选择适当的工艺参数。