连续碳纤维复合材料因具有优良的力学特性在高端产业中广泛应用。该材料被广泛用于宇航、汽车零配件、运动器材等行业，不仅能够提供出色的性能表现，还赋予产品轻量化、高强度、高刚度等优势特性。而传统的铺层-整体固化成型工艺只能制造平面状的简单部件，对于结构复杂的部件，已不满足加工需求。因此将3D打印机的增材生产技术应用至复材的成型生产，让高强度轻质材料复杂构件的成型变为可能，具有广阔的发展和推广前景。但目前市场上针对连续纤维复合材料3D打印的研究较少，相应设备普及率较低。本文的主要内容为设计一个连续纤维复合材料3D打印机，并对其重要结构加以优化设计。 我们首先了解熔丝制造式的连续碳纤维复合材料3D打印原理，结合样机自身特点将样机分为喷头构造、传动结构、腔室构造、机身构造四大部分。经过方案选型和设计确定了原理样机关键部件的结构形式。喷头结构可以具体划分为送丝、剪丝、挤出三部分，为保证足够的推力将材料挤出，采用近端送丝的送丝方式，由电机带动主动轮旋转，利用与传动轮产生的摩擦力为丝材提供动力。为避免使用额外的电机增加打印头重量，剪丝部分采用电磁铁驱动刀片剪切的剪丝方案；传动机构分别采用XOY二轴联动方式完成喷头的平面运动，采用双Z轴传动方式实现打印平台的升降；腔体结构采用铝板包裹让红外光反射回腔室从而使室内受热均匀，并且在外部使用玻璃棉进行包裹隔热，防止壳体外部温度过高；机身设计为矩形盒式结构，并使用欧标2020铝型材加以建造，总体尺寸为518×405×495，打印平台使用弹簧支撑的铝基板框架，以便于调整平台水平。 为确保打印设备能够稳定运行，对打印机关键结构进行强度校核和仿真分析。对打印喷头部分采用Ansys进行热仿真保证丝材不会提前融化导致阻塞喷嘴；对喷头整体进行有限元分析，防止喷头在打印过程中受到与平台之间的摩擦变形导致危险截面处端断裂；对XOY平面X轴连接喷头处进行应力分析，保证喷头结构在Z方向挠度处于许可范围内，使喷头运行稳定；对Z轴螺杆进行校核，保证丝杠满足刚度需求，实现平台升降的平稳。最后搭建了打印机实物样机。