激光切割技术具有切割质量好,切割速度快,热变形小,污染少等优点,在工程上已经有了很多应用。随着激光技术愈加成熟,激光切割的应用领域也更加广范,在复杂曲面上的切割也越来越多,因此研究复杂曲面激光切割设备及研究是很具有研究意义的。本文分析激光的原理,优点特性和激光切割的机理,与其他加工方式的比较以及在工程的应用。研究并设计分为A、C两轴可以自由旋转的激光切割运动执行机构,并对光路的传输和随动系统的准确性进行设计分析,通过可进行平面机床X、Y、Z方向的联动,实现空间复杂曲面的工件的切割,并进行动力学仿真验证,结合空气动力学分析计算简单的超音速喷嘴结构,并阐述了激光器的类别和相关特点并选择。最后通过将复杂曲线段代替复杂曲面进行ANSYS有限元仿真模型,采用APDL编程将高斯热源和生死单元加载到workbench中,实现激光高斯体热源沿着复杂曲面切割轨迹以及金属受热熔化除去过程的仿真。最后研究得到,发现复杂曲线段的锐角由于单位时间内吸收热量最大,温度及热效应也都最大,温度下降梯度也最慢,烧灼现象最明显,圆弧段的温度相比也比较大,而钝角相比,冷却后温度下降最快,下降温度梯度更快,切割质量更好。当降低切割速度,降低碳钢工件板材厚度时,单位时间沿着复杂切割轨迹的加热热量增多都使得工件温度场整体升高,烧灼更加明显,从而确定了本套设备,最好切割质量,为进一步分析和优化激光切割提高切割质量提供了理论依据。