姜世杰， 胡 科， 陈丕峰， 战 明

(1. 东北大学 机械工程与自动化学院， 辽宁 沈阳 110819； 2. 东北大学 信息科学与工程学院， 辽宁 沈阳 110819)

增材制造从起初的原型制造逐渐发展为直接制造、批量制造，具有广泛而重要的应用前景[1-3].熔丝成型(fused filament fabrication，FFF)是以三维物理模型数据为基础，将熔融材料丝按预先设计好的路径或轨迹移动并挤出，与前一层材料黏结并快速凝固，逐层累加最终堆积成各种复杂的三维几何体[4].因其制造简单、绿色环保、成本低廉等特点，FFF已成为使用最广泛的增材制造技术之一.在成型过程中，由于受到重力及喷头对材料丝的挤压影响，材料丝截面为椭圆，相邻椭圆截面之间会形成结合颈，其长度对FFF产品的表面质量起至关重要的作用.

由于逐层制造使FFF产品在表面质量与传统加工方式制造的产品有很大差距，为了有效提高FFF产品的表面质量，需明确其表面粗糙度的产生机理.Abbott等[5]的研究表明FFF产品的表面质量与挤出材料丝之间的结合颈长度有关，结合颈长度越大，表面质量越好.Wang等[6]基于耐热树脂材料结合形成的热分析理论，建立了制品表面粗糙度的机理模型，其理论与实验结果吻合度较好.Mohammad等[7]采用半经验方法模拟了表面轮廓特征及粗糙度，文献数据对比分析验证了预测粗糙度结果的正确性.Pandey等[8]假设FFF产品表面轮廓为抛物线形状，推导了FFF产品表面粗糙度的半经验公式，以及打印层厚度对打印方向的影响.Vahabli等[9]在实验研究的基础上，结……