随着塑料应用领域的扩大，激光透射焊接热塑性塑料方法以其焊接质量优良、操控简易、焊接效率高等优点越发受到人们的重视。在许多较为精密的制造环节中，激光透射焊接技术已成为不可替代的加工方式。鉴于国内对于该课题的研究较少、理论研究和产业化发展与国外都还有较大差距，因此，开展激光透射焊接热塑性塑料研究具有十分重要的意义。本文在激光透射焊接作用机理的基础上，通过分析高聚物的热学性能（包括玻璃态转变温度、粘性流动特点、热导率等），选取搭接焊接方式，对聚碳酸酯试件进行了激光透射焊接试验。利用试验与模拟相结合的方法对焊接过程以及焊接结果做了系统的研究和分析。首先通过注塑方式得到焊接用透明试件和含炭黑质量分数为0.1%的吸收试件，通过测定透光率，确定试件可以用于激光透射焊接。其次，根据Box-Behnken中心组合设计原理，以焊接强度和焊缝宽度作为响应值设计了四因素五水平的响应曲面法试验方案。对焊接后的试件分别进行拉伸测试和显微观测。结合试验结果和焊缝的微观形貌，分析可知，焊接过程中形成的气孔以及材料的热分解现象是造成焊接强度不高的直接原因。过高的激光功率或过低的焊接速度都易造成焊缝内部烧蚀现象的产生；较低的夹紧力和较短的冷却时间则不利于试件在焊接区域产生有效的结合。最后，利用Design-Expert软件建立了焊接工艺参数的数学模型，并做了优化分析。讨论了激光功率、焊接速度、夹具夹紧力、焊后冷却时间四个工艺参数对焊接强度、焊缝宽度的交互影响趋势。结果表明，激光功率和焊接速度对于两个响应值的交互影响较大，适当增加激光功率、减小焊接速度、增加夹具夹紧力和冷却时间有利于提高焊接质量。通过预测值和实验值的对比发现，利用响应曲面法对焊接工艺参数进行优化是合适的，数学模型的建立也比较准确。模拟预测出的最优值与实验验证值吻合程度较高。研究表明，通过响应面法建立合适的模型对焊接参数进行优化可以显著提高焊接质量。本文为塑料激光焊接的大规模、自动化生产应用提供了实验指导，并给出了可供参考的工艺方法、理论依据。