整体穿刺碳／碳复合材料是一种新型耐高温材料,由于具有良好的整体结构和较高的纤维体积含量,是制作高性能结构材料和热防护材料的优良基材,目前广泛应用于航空航天、化工、汽车、医疗以及其他高新技术领域。由于碳纤维立体织物成型工艺复杂,技术难度高,目前我国整体穿刺成型碳纤维立体织物织造设备以半机械、半自动化的装备为主,有的甚至是手工操作。本文以碳纤维立体织物整体穿刺成型工艺的研究为基础,结合碳纤维立体织物的性能特点,对叠层机织碳布整体穿刺机进行研制,并进行以下工作。针对国内现有技术进行研究,现有穿刺机为液压驱动存在重复定位精度容易受油温影响的不足。本文研制的整体穿刺机采用电机驱动方式,对穿刺与压实机构,传动机构以及工作台进行设计,该整体穿刺机具有高重复定位精度的X、Y、Z三轴移动工作台,带有穿刺模板的穿刺机构通过曲柄连杆机构进行传动,实现整体穿刺与加压密实功能,针对主要机构进行ANSYS有限元分析,并建立数学模型对穿刺速度变化进行分析。通过解析法建立数学模型对穿刺机构进行运动学分析,使用ADAMS对整体穿刺机模型进行仿真分析获得穿刺机构位移、速度和加速度曲线,验证理论分析的可行性。针对试验样机进行对叠层机织碳布的整体穿刺与加压密实实验,结果表明整体穿刺机原理可行,工作可靠。通过整体穿刺速度与钢针受力关系实验来验证在穿刺过程中,相同穿刺速度不同层数碳布穿刺与不同穿刺速度相同层数碳布穿刺过程中钢针受力情况,通过数据分析得出在不同层数叠层机织碳布穿刺时最佳穿刺速度。