由天津工業(yè)大學(xué)岳建鋒副教授主持完成的天津市應(yīng)用基礎(chǔ)及前沿技術(shù)研究計劃項目“三維紡織復(fù)合材料單面縫合系統(tǒng)機構(gòu)設(shè)計”于2013年8月16日通過市科委組織的專家驗收.

為了在紡織復(fù)合材料加工領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)對復(fù)雜異形件的縫合，該項目設(shè)計了一臺單邊縫合機.在一個引線針的基礎(chǔ)上，增加一個鉤線針，取代了傳統(tǒng)縫紉機械安置在被縫件底部的鉤線機構(gòu)，由兩針配合在被縫件的一個表面完成OSS線跡的單邊縫合.采用復(fù)數(shù)矢量法結(jié)合分析軟件，對鉤線機構(gòu)、刺料機構(gòu)和挑線機構(gòu)進行運動學(xué)分析和計算，研究了機構(gòu)運動的位移、軌跡等特點，并對單面縫合機構(gòu)進行了速度、加速度等分析，其結(jié)果表明各傳動構(gòu)件的運動變化規(guī)律能夠滿足工作要求.針對單邊縫合機初始設(shè)計模型中的設(shè)備外形、傳動路線及鉤線機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，對引線及鉤線機構(gòu)進行可調(diào)節(jié)性設(shè)計，實現(xiàn)了縫合參數(shù)的連續(xù)調(diào)節(jié).針對單邊縫合機械手中各機構(gòu)在時間上的動作配合關(guān)系進行了設(shè)計與規(guī)劃，并利用仿真軟件對各機構(gòu)的位移進行了分析，為設(shè)備在工作中的調(diào)試并形成預(yù)期理想的線跡提供了理論依據(jù).選取虛擬樣機軟件Pro/e研究各部分機構(gòu)的建模方法，建立了單邊縫合機總體三維模型，對單邊縫合機進行了運動仿真分析，在仿真軟件環(huán)境中驗證了機構(gòu)設(shè)計的合理性.對單邊縫合機的驅(qū)動方案及主要的零部件進行了分析對比與選擇，確定了齒輪、帶輪及軸承等主要零部件的型號及參數(shù).對單邊縫合設(shè)備的整體樣機進行加工制造，并將設(shè)備樣機安裝在六自由度工業(yè)機械手上進行了縫合實驗，采用多股尼龍材料作為縫線，并分別以玻璃纖維及碳纖維復(fù)合材料做為縫料，得到了預(yù)期的單邊縫合OSS線跡.