目前市场上的FDM工艺3D打印机设备打印颜色比较单一,色彩表现能力差。对于熔融沉积型3D打印机,为了打印彩色物品,通常需要把单色喷头改为混色喷头,改进后喷头质量往往会越来越大,进而影响整体的振动特性,最终造成一系列打印精度问题。因此,本文选择从打印机喷头的机械结构和控制系统入手搭建起整个FDM彩色3D打印机,并结合仿真和实际测试两种方式对打印机喷头进行振动分析,优化彩色3D打印机的喷头结构和打印参数,最终提高FDM彩色3D打印机的成型质量。本文具有一定的工程应用意义,对于FDM彩色3D打印机搭建和优化分析具有一定的参考价值。首先,以喷头系统为主要研究对象,构建FDM彩色3D打印机的机械结构。通过分析喷头混色原理及整体机械机构确定喷头系统主要组成部分,选择合适的喷头装置、挤出装置及同步带组成整个喷头系统,并结合原有的Ormerod机身结构进行整个FDM彩色3D打印机的机械结构搭建。利用有限元模态分析工具对机身进行模态振型分析,结合分析结果对机身机构改进方案进行选择。然后,建立喷头皮带系统仿真模型,并做纵向振动特性仿真分析。通过多体动力学软件,结合刚柔耦合理论,建立了 FDM彩色3D打印机喷头皮带系统模型,并从打印过程中的纵向特性进行仿真分析,分析不同打印速度下喷头系统振动的加速度幅值,并与实际测试结果进行对比分析,验证仿真的有效性。最后,对搭建的FDM彩色3D打印机喷头振动加速度幅值进行测试分析。利用MEMS加速度传感器,结合LabVIEW和MATLAB两款分析软件,搭建振动测试平台。在此基础上,对FDM彩色3D打印机混色喷头的纵向和垂向振动进行分析,并对打印机参数进行了优化选型。结果表明:采用阿基米德和弦式填充轨迹更有利减少喷头的纵向振动,其中最大加速度幅值均方根相比于蜂巢式填充轨迹减少71.29%;选用三倍扭矩步进电机更有利减少喷头进给的垂向振动,同时也会显著减少堵头数量,进而提高FDM彩色3D打印机的成型质量。