小直径碳碳预制体内芯制作设备的制作方法

本发明属于碳碳预制体制备领域，特别是涉及一种小直径碳碳预制体内芯制作设备。

背景技术：

1、现有小直径碳纤维预制体针刺设备主要是平面针刺，对于圆柱体预制体的针刺以人工针刺为主，辅以手持工装，对于表面缠绕则是单独半自动为主的缠绕设备；市面上碳碳预制体内芯(0-φ27)大部分是手工制作，碳碳预制体的缠刺效率较低，产品质量较低。

2、针对上述技术问题，在公告号为cn115125670a的发明专利中公开了“一种碳碳复合材料预制体自动化生产设备”，该装置将碳纤维同时缠绕在芯模上制成预制体，并且对预制体进行针刺作业，即单次缠绕即可得到两个预制产品、单次针刺作业即可同时完成两个预制产品针刺作业；该装置虽然完成了碳纤维预制体的缠绕与针刺，但生产过程中碳纤维缠绕完成后需要将预制体通过芯模移动支撑件移动到针刺组件的下方，需要在两个工位完成预制体的缠刺，缠刺效率较低。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种小直径碳碳预制体内芯制作设备，用于解决现有技术中碳碳预制体缠绕针刺需要多个工位进行，缠刺效率较低的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种小直径碳碳预制体内芯制作设备，包括机架、芯轴组件、夹持组件、针刺组件和绕丝组件；

3、所述芯轴组件水平设置于所述机架的顶部，包括芯轴支撑件和芯轴驱动件；所述芯轴支撑件固定设置于所述机架的顶部，用于铰接碳碳预制体内芯，所述芯轴驱动件的输出端与所述碳碳预制体内芯的一端卡接，用于驱动碳碳预制体内芯轴向转动；

4、所述夹持组件竖直设置于所述机架内部，包括夹持辊组和夹持驱动机构；所述夹持辊组铰接于所述夹持驱动机构输出端的u型支架上，且水平设置于所述碳碳预制体内芯的下方，所述夹持驱动机构竖直布置于所述机架内部的支撑壁上，用于驱动所述夹持辊组穿过所述机架顶部开设的通孔，完成对所述碳碳预制体内芯夹持固定；

5、所述针刺组件设置于所述机架的顶部，包括针刺机构、针刺驱动机构和横向驱动机构；所述针刺机构固接于所述针刺驱动机构输出端，且竖直布置于所述碳碳预制体内芯的上方，用于完成对碳碳预制体内芯圆周侧壁的针刺；所述针刺驱动机构竖直布置于所述横向驱动结构的输出端，用于驱动所述针刺机构在竖直方向上移动调节与碳碳预制体内芯之间的距离；所述横向驱动机构水平布置于所述机架的顶部，用于驱动所述针刺驱动机构在水平方向移动调节所述针刺机构相对于碳碳预制体内芯的水平位置；

6、所述绕丝组件水平布置于所述机架的顶部，包括排线机构和排线驱动机构；所述排线机构与碳碳预制体内芯平行布置于所述机架的顶部，包括用于放纱的放纱支撑模块和用于调节碳碳预制体内芯上碳纤维缠绕纹路的纹路调节模块；所述排线驱动机构水平布置于所述机架的顶部，用于驱动所述纹路调节模块沿水平方向进行往复运动。

7、可选地，所述芯轴组件还包括芯轴安装板，所述芯轴安装板上开设有沿水平方向的条形通孔，用于调节所述芯轴支撑件之间的距离完成对不同长度碳碳预制体内芯的支撑。

8、可选地，所述夹持组件还包括夹持安装板，所述夹持驱动机构通过所述夹持安装板固定连接于所述机架内部的支撑壁上，所述夹持驱动结构包括夹持导轨模块、夹持滚珠丝杆模块、夹持移动板和夹持驱动电机；所述夹持导轨模块地导轨轴线与所述夹持滚珠丝杆模块的丝杆轴线平行，且均固定安装于所述夹持安装板上；所述夹持驱动电机固定安装于所述夹持安装板上，且所述夹持驱动电机的输出端与所述夹持滚珠丝杆模块内的丝杆轴的一端固定连接；所述夹持导轨模块的滑块以及所述夹持滚珠丝杆模块的滚珠螺母均固定安装连于所述夹持移动板的内壁；所述夹持移动板的顶端与所述u型支架的底端固定连接。

9、可选地，所述针刺组件还包括针刺安装板，所述横向驱动机构通过所述针刺安装板固定连接于所述机架的顶部，所述横向驱动机构包括横向导轨模块、横向滚珠丝杆模块、横向移动板和横向驱动电机；所述横向导轨模块地导轨轴线与所述横向滚珠丝杆模块的丝杆轴线平行，且均固定安装于所述横向安装板上；所述横向导轨模块的滑块以及所述横向滚珠丝杆模块的滚珠螺母均固定安装连于所述横向移动板的下端面；所述横向驱动电机固定安装于所述横向移动板的上端面，所述横向驱动电机的输出端与所述横向滚珠丝杆模块的丝杆轴上均安装有横向同步轮，两个所述横向同步轮上套设有横向同步带。

10、可选地，所述横向移动板为l型结构，所述针刺驱动机构固定安装于所述横向移动板的竖直侧壁上，所述针刺驱动机构包括针刺导轨模块、针刺滚珠丝杆模块、针刺移动板和针刺驱动电机；所述针刺导轨模块地导轨轴线与所述针刺滚珠丝杆模块的丝杆轴线平行，且均固定安装于所述横向移动板的竖直侧壁的前端面上；所述针刺导轨模块的滑块以及所述针刺滚珠丝杆模块的滚珠螺母均固定安装连于所述针刺移动板的后端面；所述针刺驱动电机固定安装于所述横向移动板的竖直侧壁的后端面上，所述针刺驱动电机的输出端与所述针刺滚珠丝杆模块的丝杆轴上均安装有针刺同步轮，两个所述针刺同步轮上套设有针刺同步带。

11、可选地，所述针刺机构沿竖直方向固定安装于所述针刺移动板的前端面上，所述针刺机构包括针刺气缸、刺针安装板和刺针；所述针刺气缸为多个，且横向均布在所述针刺移动板上，多个所述针刺气缸的输出端均固定连接有刺针安装板，所述刺针安装板的底端均匀安装布置有多个刺针。

12、可选地，所述绕丝组件还包括绕丝安装板，所述放纱支撑模块通过所述绕丝安装板固定安装于所述机架的顶部，所述放纱支撑模块包括放纱轴和放纱轴支撑件，所述放纱轴支撑件为两个，且分别设立在放纱轴的两端，所述放纱轴通过两个所述放纱轴支撑件铰接与所述绕丝安装板上。

13、可选地，所述纹路调节模块通过所述绕丝安装板固定安装于所述机架的顶部，所述纹路调节模块包括导向丝杆、导向杆、导向支撑件和导向器；所述导向支撑件为两个，且分别设立所述导向丝杆两端，所述导向杆的轴线和导向丝杆的轴线平行，且所述导向杆的两端分别与两个所述导向支撑件铰接；所述导向器上开设有与所述导向杆配合的导向孔，以及和所述导向丝杆配合导向螺纹孔，所述导向器上固定安装有绕丝滚轮。

14、可选地，所述排线驱动机构为排线驱动电机，所述排线驱动电机通过所述绕丝安装板固定安装于所述机架的顶部，所述排线驱动电机的输出端与所述导向丝杆的一端固定连接。

15、可选地，还包括固定连接在所述机架顶部的中央控制单元，所述中央控制单元分别和所述芯轴驱动件、夹持驱动电机、横向驱动电机、针刺驱动电机、针刺气缸、排线驱动电机电性连接，所述中央控制单元包括固定连接在所述机架顶部的触摸控制屏。

16、如上所述，本发明的小直径碳碳预制体内芯制作设备，至少具有以下有益效果：

17、1、本技术通过在机架顶部设置芯轴组件、绕丝组件、针刺组件，在内部安装夹持组件，在同一工位实现碳碳预制体制备的缠绕和针刺，缠绕、针刺工序切换时，无需移动碳碳预制体内芯的位置，提高了生产效率和产品质量。

18、2、本技术通过将夹持组件竖直设置在机架的内部，并通过将夹持辊组设置于所述碳碳预制体内芯的下方，通过夹持驱动机构调整所述夹持辊组与碳碳预制体内芯的距离，能够满足不同大小的碳碳预制体内芯的夹持，实现了碳碳预制体内芯的夹持，以及缠刺时通过夹持辊组的转动将新缠绕的碳纤维束与预制体内芯压紧，减少了传统的碳碳预制体内芯生产过程中需要人工手持工装将新缠绕的碳纤维束与已有的预制体拍紧的工序，减少了生产工序，提高了加工效率。

19、3、本技术通过在针刺组件内加装针刺驱动机构和横向驱动机构，通过针刺驱动机构调整针刺机构与碳碳预制体内芯之间的竖直距离，通过横向驱动机构调整针刺机构与碳碳预制体内芯之间的水平距离(完成错针功能)，对碳碳预制体内芯针刺的完成减少了碳碳预制体内芯的应力还使碳碳预制体内芯形成平面和层间均具有一定强度的三维网状结构增强体。

20、4、本技术通过安装板的加装以及模块化的设计，在某一组件出现故障时，可以通过出现故障组件的安装板将组件整体拆卸下来，再将后备模块组件安装达到对故障组件维修的同时不耽误工作进度的目的。

21、5、本技术通过加装中央控制单元，通过触摸控制屏的加装可以让工作人员更好的了解观察各个驱动机构的运转情况，工作人员可以通过触摸控制屏调整各个驱动机构的输出功率达到更好的控制设备的效果。