陈小明， 李 皎， 张一帆， 谢军波， 李晨阳， 陈 利

(1. 天津工业大学 纺织科学与工程学院， 天津 300387； 2. 天津工业大学 先进纺织复合材料教育部重点实验室， 天津 300387)

纺织工业构建了多种三维预制体成型技术[1]，包括三维机织[2]、三维编织[3]、三维针织[4]、三维针刺[5]及缝合等技术，其中三维针刺成型技术具有自动化程度高、制造成本低的优势[6]，得到了广泛的应用。目前三维针刺技术已用于制造复合材料构件中的各种预制体，包括火箭发动机喷管扩散段[7]、出口锥体[8-9]、腔室、飞机刹车盘[10]、叶片[11]、喉衬[12]以及复合材料中的其他碳/碳(或碳/陶瓷)组件[13]等。

随着三维针刺复合材料应用的发展，三维针刺装备技术也得到了长足的发展，形成系列技术，包括平板预制体针刺成型技术[14-15]、圆环预制体针刺成型技术[16]及异型预制体针刺成型技术[17-19]，其中异型针刺成型技术一直以来都是国内外研究的热点。Olry[17]发明了“Novoltex”针刺技术，适用于轴对称圆锥预制体的针刺成型；房坤鹏等[18]提出了一种变直径回转预制体针刺机。然而，上述2种针刺机的针刺头不具有角度调整功能，可用于特定外形的针刺预制体的批量生产，难以适用于小批量、多品种回转预制体的针刺成型。在回转体加工制造方面，郝宏大[19]研究了全自动薄壁回转体几何参数测量设备和轨迹规划软件。杨红红[20]研究了适用于四自由度缠绕机的线型和运动轴的运动轨迹；Chen等[21-22]发明了针刺机器人，并用于回转预制体和自由曲面预制体的制备，但采用6关节机器人针刺需要相对较高的装备成本。……