利用快速成形技术制造功能梯度材料零件是当前的一个热点问题。功能梯度材料零件建模和分层算法设计,是解决这一问题的关键环节。从CAD和CAM的角度来说,功能梯度材料零件模型是输入输出数据结构;分层算法是计算过程,包括基于几何特征的层厚计算,基于材料特征的层厚计算,层片轮廓计算以及层片材料分布信息计算。因此功能梯度材料零件建模和分层算法设计是紧密联系的,需要系统分析。　　本文首先分析几种功能梯度材料零件建模方法的特点,提出一种基于材料空间的功能梯度材料零件建模方法,通过引入形式功能参数r,用于材料空间分布函数间接构造,并将真空作为特殊材料引入,用于材料微观结构设计。通过对一些二维平面特例进行分析,证明此方法是可行的。此模型作为分层算法输入的数据结构。然后根据快速成形技术的特点,提出一种基于制造的功能梯度材料零件CAD模型,层片轮廓采用PIC(Picture,简称PIC)格式存储;层片材料信息采用四叉树和线性表存储,而且材料信息精度可调,存储空间大小可优化。此模型作为分层算法输出的数据结构。　　在建立了分层算法的输入输出数据结构的基础上,本文接着分析了顶尖高度法和相邻截面面积变化率法两种典型的层片厚度计算方法的特点,根据光滑曲线可由其上切线包络的原理,利用定长切线计算层片厚度,降低计算复杂度,提高计算精度;对于层片轮廓计算,采用通常的算法。从而实现一种基于几何特征自适应分层的新方法,通过实例证明了此方法的正确性和可行性。最后本文采用不符合要求的采样点占总采样点百分比λ作为判定依据,以此计算基于材料特征的层厚,比已有判定依据更合理,实例证明此算法是正确的,有效的;采用扫描算法计算层片材料分布,实例证明此方法计算材料分布信息简单。