自由成形技术具有成本低、制造周期短、成形材料广泛等特点,能够满足未来制造业在灵活、高效、节能等方面提出的要求,受到各领域的广泛关注。微液滴喷射自由成形技术是一种重要的现代先进制造技术,代表着自由成形技术的发展方向,具有广阔的应用前景,其采用喷头将成形材料离散为体积微小均匀一致的微液滴,在基板上逐点沉积,成形出复杂的几何模型。这一技术已经在熔融金属、水溶性聚合物等流体材料的喷射成形方面取得了重大研究进展,但却在聚合物熔体的喷射成形中遇到了困难。本文对聚合物熔体微液滴喷射自由成形技术进行了探索性研究,文章主要工作有:1、针对聚合物熔体粘度高的特点,为提高驱动功率,采用了机械撞针式技术方案,分析总结出机械撞针式喷头具有撞击式和压力式两种工作方式,并定性分析了惯性力、粘滞力和表面张力对微液滴喷射过程的影响。建立了微液滴喷射过程仿真模型,并分别对撞击式微滴喷射和压力式微滴喷射进行了模拟仿真,发现微液滴在形成过程中要经历颈缩、液线伸长和断裂等过程。以喷射速度和喷射体积为指标,逐一详细分析了工艺参数、物性参数和结构参数对微液滴喷射性能的影响,并给出了机械撞针式喷头主要结构参数的取值。2、进行了液压驱动机械撞针式喷头的结构设计,并重点分析了喷头中撞针的运动特性,由分析可知,通过调节相关参数,可使喷头具备两种工作方式。以喷头为核心,进行了压力控制子系统、温度控制子系统、运动控制子系统等各个部分的设计,完成了微液滴喷射自由成形实验装置的整体搭建。3、在实验装置的基础上,进行了微液滴喷射实验,结果表明,通过合理设置工艺参数,可使喷头喷射体积一致的微液滴。分别对喷头的两种工作方式进行了单因素和多因素的实验分析,得到了各工艺参数对液滴体积的影响,并最终给出使液滴具有最小体积的工艺参数组合。4、从几何学角度分析了微液滴的沉积形貌,并以固化角度为评价指标,探究了参数对微液滴沉积形貌的影响。从理论上分析并计算了最佳液滴沉积间隔和最佳线条沉积间隔,进行了三维实体成形实验,并从成形尺寸精度和致密度两方面对成形样件进行了分析,从而为成形质量提供了评价手段。