随着时代的进步,市场对个性化定制产品的需求日益旺盛,快速成型技术(RPM—Rapid Prototyping Manufacturing)由于其能够快速将思想设计产物转化为具有一定功能的模型或可直接使用的零件的能力,始一产生就迅速被社会认可并逐渐普及起来,而熔融沉积成型技术(FDM—Fused Deposition Modeling)更是几种快速成型工艺中技术较为成熟且应用最为广泛的一种。它将CAD三维模型切片处理后把熔融丝料按照每层切片轮廓层层堆积起来,直到完成模型。成型过程中的原材料为热塑性材料,课题采用生物可降解塑料聚乳酸(PLA—Polylactide Acid)为成型材料,对挤出头性能模拟分析所用计算流体动力学(CFD—Computational Fluid Dynamics)软件为Star CCM+。课题首先对若干种市面上常见的3D打印挤出头建立三维几何模型进行模拟计算,结合各个挤出头的结构特征和结构参数对挤出头性能分别进行分析,为接下来混色挤出头的设计做准备。之后模拟分析内流道收缩段锥角、口模平直段长度以及进料速度对流动阻力的影响,结果表明口模平直段长度是影响流动阻力的重要挤出头结构参数,其值与流动阻力正相关。接下来进行双路混色挤出头的设计,在设计出Y型双路混色挤出头之后,对其进行模拟计算得到两种丝料混合效果,进行分析后优化其结构并再次模拟,重复此过程直至得出混合效果较好的过滤式双路混色挤出头。模拟的对比试验对Y型和过滤式双路混色挤出头分别进行模型测试,试验结果表明用模拟的方法来对双路混色挤出头进行设计是可行的,过滤式挤出头混合效果优于Y型挤出头。之后再分别通过试验验证不同结构、总进料速度以及相对进料速度对双路混色挤出头混合效果的影响,得到结论分别验证了模拟结果。在单色挤出头性能分析以及双路混色挤出头的设计经验基础上进行三路混色挤出头的设计工作,并对其三种丝料在不同相对进料速度下的混合情况进行模拟分析,结果表明,三路混色挤出头的混合效果在不同的相对进料速度下均较好。在设计出三路混色挤出头所匹配连接件后对其均匀混色以及混合多色的能力进行试验。试验验证了模拟结果,三路混色挤出头的混合效果较好,且能将三种颜色混合成为多种颜色,对原材料进料速度变化敏感度较高。由于对混色挤出头的研究较少,因此课题对混色挤出头的研究对于丰富3D打印机挤出头设计理论有重要意义,研究结论有较大参考价值。