激光打孔是一项重要的激光加工应用技术，激光在特殊材料高质量的孔加工中拥有独特的优势和不可替代的作用。相对于传统的机械钻孔方式，具有无机械应力、加工精度高、效率高等优点，在航空航天、电子、精密机械等众多领域得到了广泛应用。目前许多高、精、尖产品的关键零部件是由硬度大、熔点高的材料制成，难加工材料小孔的优质、高效、低成本加工工艺的研究已成为激光打孔应用中的研究热点。　　本文基于目前激光打孔的研究现状及发展趋势，开展对钛合金TC4纳秒脉冲激光打孔有限元温度场数值模拟及工艺实验的研究，从理论、有限元模拟和实验三方面综合分析比较了各激光工艺参数对打孔质量的影响，系统论述了钛合金纳秒激光打孔的一般规律，以达到工艺参数优化，提高打孔质量的目的。本文的主要研究内容和成果如下:　　(1)从激光与金属材料相互作用的物理过程出发，研究了纳秒脉冲激光去除金属材料的机理;系统地分析了纳秒激光对金属材料的加热效应;研究了温度、波长、金属表面粗糙度、光致等离子体等因素对金属表面吸收激光效率高低的影响。　　(2)利用有限元软件对TC4激光打孔温度场进行了数值模拟研究，并对激光打孔温度场数值模拟中使用的关键技术和解决方案进行了探索。依据热传导理论，分析并解决了激光打孔过程中热传导方程的求解问题。将有限元热分析法应用到温度场，继而建立了钛合金激光打孔的物理模型和数学模型，利用一个包含相变潜热的非线性瞬态有限元模型来实现打孔中温度场分布的仿真。基于ANSYS12.0利用APDL语言编程对打孔过程中工件在不同时刻的温度场分布进行模拟计算，分析温度场变化规律，得出孔深、孔径分别随脉冲个数、脉冲能量变化的模拟曲线，预测孔大小并分析工艺参数对其影响。　　(3)在理论研究的基础上，利用纳秒激光器对TC4进行打孔实验研究和工艺分析。研究分析了脉冲能量、脉冲个数、脉冲宽度、离焦量、重复频率等激光工艺参数对孔深、孔径、重铸层等的影响规律。通过比较孔深、孔径与脉冲能量、脉冲个数关系的实验和模拟结果，分析了出现误差的原因，进而验证了有限元数值模拟结果的准确性。　　(4)研究结果表明:钛合金激光打孔时，脉冲能量和脉冲个数对孔深、孔径的影响最大;离焦量对重铸层的影响最大;脉宽应该在200ns～500ns之间选择;多脉冲激光打孔的质量明显优于少脉冲激光打孔的质量，重复性和稳定性好，对进一步完善多脉冲打孔理论提供了依据和帮助。