三维缝合技术能改善复合材料层间性能、提高损伤容限，已逐渐应用于先进飞机复杂结构件整体成型。传统双面缝合技术受缝合平台限制，难以缝合复杂曲面结构件。本文以传统工业缝合设备为基础，根据复杂结构件整体成型连接技术需求，分析研制了引线机构和勾线机构位于待缝合件同侧的单面双针缝合原理样机。通过调节双针位置研究了双针夹角对线圈稳定成型的影响。利用缝合增加复合材料连接强度，研究了缝合参数对复合材料阶梯形连接件剪切强度的影响。　　（1）根据单面双针缝合线圈形成原理，分析了引线针、钩线针运动配合关系，找出钩线针滞后引线针行程差。根据曲柄滑块机构运动特点分析凸轮、曲柄连杆参数。建立了缝线消耗供需关系，通过挑线机构调节使缝线张力稳定，避免出现缝线起毛断线、表面浮线松弛的现象。　　（2）设计引线针机构和钩线针机构为相同尺寸，针杆机构包括凸轮、曲柄连杆和滑块等机构。选用同步带传动实现双针机构联动，挑线机构调节缝线张力大小，完成了单面双针缝合原理样机设计加工。通过多轴运动控制器控制各轴运动，调试实现其基本缝合动作。　　（3）钩线针取代旋梭配合引线针机构运动，双针成一定夹角。不同夹角影响线圈成型概率，设计滑块槽方向相对于壁板可调节改变针杆运动方向。研究了双针夹角对线圈稳定成型的影响，通过调试找出双针夹角合适范围为45°~60°。　　（4）针对预浸件特性提出预打孔缝合操作方案，制备半固化Kevlar缝线取代纤维丝束加捻工艺，对预浸料薄件进行缝合连接增强。预打孔操作使针孔处纤维穿刺绞合增强，剪切强度提高9.12%；连续缝线能有效抑制滑移型裂纹扩展，剪切强度提高38.26%，缝合方式和缝合密度都因缝线含量影响剪切强度；由于树脂浸润Kevlar纤维，树脂沿纤维撕裂处流动形成树脂富集区，有利于阻碍层间滑移破坏，提高搭接强度。