钛合金作为难加工材料,其机械加工问题较多,采用激光加工飞机钛合金蒙皮件可以实现加工时无弹性震动、方便夹持等特点,降低了加工成本,有效地避免了机械铣削加工所产生的难题。本文首先在研究了国内外激光切割技术的基础上,分析了激光切割技术基本原理和钛合金材料的相关应用,探究了激光切割方式和材料作用机理,归纳了激光切割质量的评价指标和主要影响因素,并根据能量传递和传热学原理,通过ANSYS建立了激光切割钛合金板材过程的有限元仿真模型,其中对激光起始穿孔的过程也进行了仿真试验,利用APDL语言得到了温度场分布规律,发现切割起始穿孔主要受激光功率和板厚的影响;热源移动时孔位处能量发生拖滞,切割过程中激光能量传递呈彗星状且高热带区域较小,符合激光切割的温度场能量分布,进而分析了不同切割参数对钛合金激光切割的热影响情况。其次,采用BODOR光纤激光切割机对TC4板材进行激光切割试验,通过单因素试验验证了有限元仿真的温度分布影响规律,通过正交试验探究了激光功率、切割速度和氮气压力三种因素对钛合金切割质量的影响程度,得到了最优工艺参数组合,并利用响应面法分析得出各因素的响应灵敏图,建立了各影响因素对响应指标的回归方程表达式,并对最优切割质量进行参数预测,预测结果与试验基本吻合。最后,对激光切割试件的拉伸-剪切强度、硬度性能和疲劳寿命进行了分析研究。设计了拉伸-剪切强度试验对最优参数得到的激光切割试件进行试验,并与机械铣削加工试件进行对比,得到激光切割热影响区对钛合金抗拉强度、屈服强度和伸长率等不同程度的影响,通过对切口深度方向测量维氏硬度值得到激光切割对材料硬度影响和热影响区的宽度范围,同时利用疲劳强度设计方法对激光切割的试件进行了疲劳强度分析和试验,最终得出了激光切割对试件疲劳寿命的影响规律。