增减材复合加工技术,利用减材加工具有加工精度高、表面质量好等特点,弥补了增材制造逐层堆积材料产生阶梯效应的缺陷,不仅能够提高生产效率和材料利用率,还能减少加工中切削液的使用,具有广阔的应用前景。加工模型的几何表示是增减材复合加工的基础。细分曲面是由初始网格不断细分得到的网格曲面。相比于传统的NURBS造型方法,细分曲面更适合于复杂模型的设计和制造。细分曲面已经成为CG/CAD/CAM领域的研究热点,也是未来CAD/CAM/CAE一体化系统发展的重要方向。但是现阶段关于细分曲面增减材复合加工技术的研究还未见文献报道。为此,本文以细分曲面增减材复合加工技术为研究对象,利用细分曲面的拓扑结构特性,结合多分辨率网格分割技术,对细分曲面增减材复合加工技术中所涉及的加工模型构建、切片算法和刀具轨迹规划等关键问题进行研究。主要研究内容如下:(1)增材制造加工模型构建方法。分析了增材制造和减材制造对工件加工效率和加工质量的影响;利用加工模型极限网格的多分辨率特性,研究了增材制造加工模型基础数据的多分辨率采样方法;考虑了减材制造加工余量的影响,为了确保复合加工工件的加工质量,研究了基于曲面偏置的增材制造加工模型构建方法。(2)增材制造加工轨迹计算。分析了切平面和细分曲曲面面片求交中初始交点搜索方法,针对增材制造切平面的特点,结合细分曲面面片边界网格集的拓扑结构特性,创建网格集多级分割方法,在此基础上提出了基于高效搜索初始交点的优化切片算法,此外还研究了轮廓线交线段组环、轨迹干涉处理和轮廓路径填充的方法。(3)减材制造刀具轨迹规划与计算。基于截平面法,提出了一种以最大残留高度为约束,自适应计算截平面间距的刀具轨迹计算方法;根据加工模型面片的拓扑结构特性和几何连续性,分析了细分曲面面片离散参数化表示方法,研究加工模型特征曲线“网格”模型的构建方法。在此基础上,提出了以特征曲线“网格”模型代替加工模型计算刀具轨迹的方法。本文所构建的细分曲面增减材复合加工关键方法均通过算法实例和加工实验进行了验证。结果表明:基于多分辨率采样方法构建增材制造加工模型的方法显著提高了计算性能;优化切片算法计算性能有所提高;针对复杂加工模型局部区域特点,所构建的减材制造刀具轨迹规划方法有效的克服了现有方法的不足,计算所得刀具轨迹可用于实际加工。