本发明公开了一种大型钛制封头复合成型工艺，包括以下步骤：一、多模多次热冲压加工成型封头凸出部分：按照预先设计的大型钛制封头凸出部分的结构和尺寸，采用冲压机由先至后对置于冲压模具内的被加工坯料进行多次热冲压，并获得封头半成品；二、切边：对封头半成品进行切边；三、冷旋压加工成型封头直边部分与转角过渡部分：按照预先设计的大型钛制封头直线部分和转角过渡部分的结构与尺寸，采用旋压设备对步骤二中切边后封头半成品的上部端口进行冷旋压处理，获得加工成型的封头成品。本发明工艺步骤简单、设计合理且操控简便、使用效果好，所加工成型封头的力学性能和化学成分均能满足相关标准要求。