热塑性复合材料由于具有较高的比强度、比模量、不反射电磁波，而且性能可设计大等优点，在航空航天领域有着广阔的应用前景。纤维铺放成型技术是一种重要的热塑性复合材料自动成型方法，在加工制造大型零部件时，其在提高生产率、降低制造成本方面具有巨大的潜力。由于热塑性复合材料对温度的敏感性，铺层基层及预浸带在铺放过程中达到的温度及其持续时间都对最终制备的零件有显著的影响。因此，对热塑性复合材料纤维铺放成型时的加热与冷却工艺参数进行研究具有重要的理论意义与实用价值。针对热塑性复合材料纤维铺放的成型特点，从不同角度研究了加热与冷却工艺参数对制品质量和效率的影响。首先，在确定了纤维铺放的基本加工工艺路线的基础上，建立了纤维过程中的二维热传递模型，并利用微分方程构建了有利于有限元分析的边界条件，通过ANSYS软件的求解，获得了铺层基层及预浸带的温度场分布情况。其次，通过对铺层基层及预浸带的热传递分析，确定了纤维铺放成型过程中的安全加热温度，以及安全加热温度下的最高加工速度。针对对加热过程中采用高温气体热源引起的预浸带和铺层基层的边缘与中间加热长度不一致性的现象，提出了既要保证预浸带的边缘被加热到熔融温度以上，又要使预浸带中间温度不超过树脂基体的降解温度的温度准则。并在综合考虑熔合时间、熔合长度、玻璃化温度、熔融温度、达到玻璃化温度以上层数等成型要素的前提下，分析了成型速度、加热长度、加热温度、预浸带和铺层基层不同加热长度以及不同热源等加工参数对铺层基层温度场分布的影响。然后，针对预浸带比铺层基层更容易达到较高温度的分析结果，提出了只需对铺层基层进行预热的模型。通过分析预热对铺层基层及预浸带的温度场分布的影响，得到了预热可以在不影响达到玻璃化温度以上层数的情况下，减少铺层基层表层的温度梯度，这对进一步提高铺放速度具有指导意义。同时对预热的温度、位置、长度也进行了分析。最后，对铺层基层的结晶度进行了定性的分析，得到了低速加工时采用低温热源，高速加工时采用高温热源可以获得更高的结晶度的结论。