各类飞机的航空复合材料构件在服役过程中经常出现各类损伤,如鸟击、冰雹撞击、人为操作失误引起的与机场设施冲撞造成的表面的凹陷和划伤等,以及飞机长期服役过程中产生的疲劳损坏等,需对损伤部位进行维修处理。本文针对航空复合材料构件维修应用背景,分析了大型航空复合材料构件的激光分层雕刻加工原理和设备方案,设计并实现了一套面向航空复合材料构件维修的激光分层雕刻工艺软件,并对其进行了相关的工艺验证实验与测试分析。全文主要内容包括:首先从国内外研究现状入手,阐述了航空复合材料的维修技术概况,胶接维修中激光加工技术的应用,以及当前激光三维雕刻系统软件研究现状。针对于大型CFRP构件激光加工场景,提出了基于分块拼接-振镜扫描工艺原理和切片分层原理的激光分层雕刻加工方案,并设计和搭建了基于六轴机器人的激光三维雕刻工艺系统。以上下位机协同控制模式进行了机器人激光三维雕刻工艺控制系统设计,为了提高工艺数据的复用性,在传统的数控代码标准上,结合激光加工场景,设计了通用化激光三维雕刻加工代码,同时对其进行了XML封装便于传输。设计了CFRP胶接接头的阴阳模自动建模生成算法,描述了维修部位的多台阶造型分层原理,利用轮廓偏置实现多台阶轮廓多边形生成,基于阴阳模型切片分层数据生成了激光三维雕刻代码,并对加工代码进行了工艺实验验证。为解决激光加工CFRP中出现的热损伤问题,提出并设计了基于纤维编织网格的激光分块扫描填充工艺算法,将加工路径分块化,使激光产生的热累积更易传导和扩散,从而减少热损伤,最后通过机器人加工系统进行了工艺验证与实验,发现胶接界面表面质量良好,胶接接头强度提升了25%。