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Z-pin增强技术是将Z-pin植入到未固化的层合构件中，被植入层合板的Z-pin通过机械和化学作用把铺层牢牢的结合在一起，完成植入后固化形成三维增强结构，从而简单有效的提高复合材料层合板层冲击损伤容限和结合强度等力学性能。而预植入工艺承担着控制包括植入密度、植入深度等在内的植入规格的作用，是制备Z-pin的UAZ工艺中不可或缺的一环。对国内现有的预植入机进行了分析，发现“先植入，后剪切”的植入方式，由胶辊提供的摩擦力一方面需要提供送丝的动力，另一方面还需克服Z-pin与预植入体的阻力完成植入，这不仅导致Z-pin易折断，还易出现胶辊与Z-pin之间打滑造成植入深度以及植入长度不精确等问题。为了解决上述问题，并推动Z-pin增强技术高效地在民用和国防事业的应用，本文以实现Z-pin的高效高精度自动化预植入为目标，主要完成了以下几个工作: (1)依据矩形类复合材料层合构件的预植入工艺技术标准，分析预植入机的功能需求，并提出“先剪切，后植入”式组合凸轮Z-pin预植入机的机构运动方案，完成各功能装置的设计。 (2)采用解析法完成作为Z-pin预植入机核心驱动机构的组合凸轮的设计:选择适合工况的从动件运动规律，结合组合凸轮运动分配图计算凸轮机构的理论轮廓曲线，通过轮廓曲面参数来控制实现植入工艺动作的从动件运动状况;完成配套零件的设计。 (3)建立组合凸轮机构的动力学模型，推导出从动件输出端的实际运动规律，求得组合凸轮的最佳转速，并以最优转速进行组合凸轮机构的刚柔耦合仿真，分析仿真结果以验证设计方案可行性。 (4)分析Z-pin预植入工艺流程，结合各功能装置提出控制策略，完成Z-pin预植入机控制系统的搭建。制备原理样机并开展植入实验，发掘当前设计方案的不足之处，分析原因并提出方案进行改进。 最终植入实验表明所搭建的Z-pin预植入机能够满足工艺要求，机构操作方便，长时间工作平稳，无Z-pin折断等问题出现，植入效率大幅提高，植入成功率在99％以内，植入精度（包括植入间距、植入深度、纤维长度等）在±0.01mm以内。