作为一种原理简单、操作方便、制造成本低廉的3D打印技术,熔融沉积成型（Fused deposition modeling,FDM）在工业和生活中已随处可见,但成型件尺寸精度低、表面粗糙等不足限制了该技术的进一步发展和应用。此外,随着产品个性化定制需求的不断提高,利用工业级3D打印设备加工微小型工件的成本高,且适应性差。为了解决上述问题,本文设计和搭建了基于FDM与铣削的桌面级增减材复合加工机床,并对桌面级增减材复合加工方法及工艺展开了系统研究。具体工作如下:根据总体研究方案,依据模块化设计思想,将机床整体划分为总体方案设计、复合加工系统设计、机械系统设计和控制系统设计等,通过各子模块的设计完成了机床的总体设计任务,并根据电气控制要求,搭建了本文研究所需的基于FDM与铣削的桌面级增减材复合加工机床。在对喷嘴内部熔融聚乳酸（Polylactic acid,PLA）材料进行流体仿真时,考虑挤出速度和挤出温度对打印精度的耦合效应,以喷嘴的加热长度、散热长度、出口长度和收敛角为试验变量,以熔融PLA材料在喷嘴出口截面处挤出速度和挤出温度的均值及标准差为优化指标,设计了L9（34）的正交试验,分析了熔融PLA材料在不同结构喷嘴内的温度场和速度场,采用熵值法和灰色关联法优化了喷嘴结构尺寸。针对仅以工件长、宽、高尺寸为优化指标对FDM工艺参数进行优化导致的优化效果难以保证这一问题,设计了具有多个典型结构的工件为实验模型,以FDM的分层厚度、喷嘴温度、打印速度和填充率为试验参数,采用正交试验法-田口法-灰色关联法获得了FDM的最优工艺参数水平。在此基础上,利用极差和方差分析确定了各工艺参数对工件不同结构尺寸的影响大小,采用多元回归分析方法和MATLAB软件建立了工件各特征结构上的尺寸预测模型。在上述研究的基础上,基于桌面级增减材复合加工基本原理,提出了桌面级增减材复合加工的具体方法,并通过典型工件的复合加工实验验证了本文方法的可行性。此外,分析了不同铣削参数对FDM工件表面粗糙度的影响,进一步优化了铣削参数,提高了工件的表面质量。