Para abordar los problemas de distorsión de la pieza de trabajo y el derretimiento excesivo de material causado por la acumulación de calor durante el corte láser de componentes de chapa metálica de pared delgada, este documento propone un método de optimización segmentada para los parámetros del proceso en el corte láser de chapa metálica considerando los efectos térmicos. El método se centra en puntos de perforación predeterminados y rutas de mecanizado. En primer lugar, se establece un modelo innovador de predicción de temperatura para el n-ésimo punto de perforación durante el proceso de corte, con un error de predicción de menos del 10%. En segundo lugar, utilizando el modelo de predicción construido con PSO-BP para las características de calidad del corte láser y un modelo empírico para las características de eficiencia de procesamiento, se genera un modelo multiobjetivo para la calidad y la eficiencia. Se emplea el algoritmo NSGA II para resolver el modelo de optimización objetivo y obtener el frente de Pareto. A continuación, basado en la temperatura predicha en el punto de perforación utilizando el modelo, se aplica el método de toma de decisiones TOPSIS. Se establecen diferentes pesos para la calidad y la eficiencia durante las etapas de corte donde la temperatura está por debajo del umbral inferior y por encima del umbral superior. Se seleccionan varias combinaciones de parámetros de mecanizado y, al cambiar los parámetros durante el proceso de corte, se controla la acumulación térmica (es decir, la temperatura) durante el procesamiento dentro de un rango dado. Finalmente, se verifica la efectividad del enfoque propuesto a través de experimentos de mecanizado reales.