快速成型（Rapid Prototyping&Manufacturing，简称RPM）技术又称增材制造（Additive Manufacturing，简称AM）技术，诞生于20世纪80年代后期，是一类利用增材制造方法从CAD数据直接制造实体零件技术的总称，被认为是近30年来制造领域的一个重大成果。熔融沉积制造（Fused Deposition Modeling，简称FDM）是通过使用具有热塑性的丝状材料逐层制造实体零件，具有设备轻巧、成本低、环境友好等优点。但目前基于FDM工艺的快速成型技术仍有不少问题，比如打印速度较慢、精度较低、无法实现彩色打印等，仍需要深入研究。为了实现多彩色、高精度FDM三维打印，本文系统研究了混色三维成型工艺。　　首先，研究了聚合物的混合机理，从几何学角度分析了混合中的界面面积增长函数，得出界面初始取向以及混合过程中界面的调整会很大程度地影响混合效果，为混色三维成型装置喷头结构的设计提供理论支撑。　　其次，在机械系统设计方面:分析了传统FDM工艺的XY-Z轴三维成型方式，为提高机器的灵活性以及运行速度，引入三臂并联结构作为本文混色三维成型装置的机械系统结构，根据该结构特点，将打印头与挤丝机构分离，降低了同步带传动负荷，减小了喷头运动过程中的惯性，提高了打印精度。在控制系统设计方面:设计了主控单元、运动控制单元、喷头控制单元、USB数据传输单元，然后根据各个模块的功能、元器件大小等因素对PCB板进行了合理的布局、布线，在完成PCB板的制作后进行了功能调试，以保证各单元稳定运行。　　最后，在仔细分析了FDM工艺制件精度的影响因素后，设计了特有的实验样品，以搭建好的混色三维成型装置整机为实验平台，进行了正交实验，研究不同参数组合下样品中五个重要尺寸的变化，获得整体尺寸最优的工艺参数组合。接着在最优的工艺参数组合下进行多个功能性实验，实验结果表明成型装置各项指标和性能都已达到了设计目标。　　本文所研究的基于FDM工艺的多色彩成型方法对于提升FDM工艺的实用性起着一定的促进作用，且在江苏省三维打印装备与制造重点实验室的合作企业所生产的FDM设备中得到良好的应用，为企业带来了较好的市场效益。