炭/炭复合材料是一种优异新兴工程材料,具有耐高温、耐烧蚀、抗热冲击等性能,在航空、航天等领域应用广泛。针刺炭/炭预制体技术是由无纺布针刺工艺发展起来的,采用针刺技术增强了预制体材料层间的连接性能,且具有孔隙分布均匀、易致密成型、较高的面内和层间剪切强度等特点,具有广阔的发展前景。然而,国内的针刺炭/炭预制体装备种类少,自动化水平低,预制体成型大多由半机械半手工完成,同时对异形件针刺预制体专用装备技术鲜有报道,极大限制针刺技术在炭/炭复合材料领域的发展与应用。本文以炭/炭复合材料坩埚采用针刺成型为背景,在国内外针刺预制体装备研究现状分析的基础上,针对26英寸炭/炭坩埚预制体的需求,开展预制体针刺机研制,实现对26英寸炭/炭坩埚预制体的针刺成型,主要研究内容如下:根据坩埚预制体外形尺寸和预制体的针刺工艺,确定该装置应采取的设计方案,坩埚预制体针刺机由针刺机构、针刺平台组件和预制体芯模组件等部分组成,对各组件进行方案设计对比,基于Pro/E软件建立针刺机的虚拟样机。对针刺机构的运动学和力学特性进行分析,机构摆动力平衡计算,以保证针刺机构满足针刺工作要求;为避免叠层炭布手工裁剪的尺寸偏差,设计自动化裁剪叠层炭布所需的裁剪外形并建立数学模型;为解决复杂曲面预制体针刺痕迹不均匀,采用平面波浪形布针的设计方法为基础,设计环面预制体的针板,并总结复杂曲面预制体针板的设计。根据坩埚预制体针刺机方案和预制体针刺工艺要求,对26英寸炭/炭坩埚预制针刺机的控制系统进行方案设计,同时对控制系统的软硬件进行设计,并进行系统调试。对26英寸炭/炭坩埚预制体针刺机,进行针刺机构功能验证和炭布裁剪铺层实验及针刺痕迹均匀性实验。