增减材复合制造技术（Additive-Subtractive Hybrid Manufacturing）是基于新兴的增材制造工艺和传统的减材制造工艺建立的一种新型快速直接成型技术,该技术融合了增材与减材制造工艺的性能优势,在加工复杂结构零件时展现出高精度、高质量、高材料利用率等优点。目前针对复杂结构零件的增减材制造工艺,尚缺乏高效、自主的增减交替工序规划方法,工序加工区域的划分及排序均高度依赖人工干涉,严重影响增减材制造工艺的实际应用效果。在此背景下,本文基于水平集方法,深入研究了针对复杂结构零件的增减材复合制造工序规划方法,主要研究内容如下:（1）实现目标零件隐式化建模以及增材头和切削刀具的隐式化建模。对于STL（Stereo lithography）格式三维零件,进行体素化处理,建立0-1体素化模型,进而基于水平集方法,建立目标零件的隐式表达数值模型。同时对增材头和切削刀具进行结构简化,基于标准几何特征的参数化水平集函数建模及几何建模布尔操作,结合坐标平移及旋转映射函数,形成任意位姿下的增材头及切削刀具隐式函数建模方法,为增减材复合制造工序规划任务做好技术铺垫。（2）提出针对复杂结构零件的增减材多工序加工区域的初步分区方法。首先对增减交替加工区域划分问题进行深入分析,提出增减交替加工区域划分所需要解决的主要问题,其次对零件分区方案的几何表示方法进行研究,构建加工区域划分问题的数学模型,然后进行求解,并以柱形结构零件及结构优化的航空支架件为目标分区零件,完成不考虑增减材加工增材头及切削刀具干涉情况下的目标零件增减交替加工区域初步分区。（3）提出面向复杂结构零件的增减材复合制造工序规划方法并对所规划方案进行验证。以结构优化的多分支柱形结构零件及航空支架为主要研究对象,针对增减材工序规划问题进行了优化模型构建,重点提出增材头及切削刀具可达性约束并推导其优化敏感度模型,其次针对增材头及且切削刀具位姿的不确定性问题建立增材头及切削刀具位姿决策方法,应用拉格朗日乘子法对工序规划优化问题进行求解研究,结合增减材工序调序与合并策略,完成面向复杂结构零件的增减材工序规划实施,最终结构优化的多分支柱形结构零件及航空支架规划为5个加工部分,需要历经9次增材、减材的工序切换过程才能完成零件加工成型。最后输出规划结果,基于西门子NX工艺规划软件建立结构优化的多分支柱形结构零件及航空支架的增材路径及减材加工轨迹,通过干涉检测验证工序规划方法的有效性。