一种碳纤维复合管制备工装的制作方法

本发明涉及碳纤维材料加工，具体是涉及一种碳纤维复合管制备工装。

背景技术：

1、碳纤维主要由碳元素组成，具有耐高温、抗摩擦、导热及耐腐蚀等特性外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物，由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向，因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量。碳纤维的密度小，因此比强度和比模量高。碳纤维的主要用途是作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭等复合，制造先进复合材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度及比模量在现有工程材料中是最高的。

2、其中，碳纤维管又称碳素纤维管，也称碳管，碳纤管，是采用碳纤维复合材料预浸入聚合树脂经加热固化缠绕而成。碳纤维管具有强度高，寿命长、耐腐蚀，质量轻、低密度等优点，广泛应用于风筝、航空模型飞机、灯用支架、pc设备转轴、蚀刻机、医疗器械、体育器材等机械设备。尺寸稳定、导电、导热、热膨胀系数小、自润滑和吸能抗震等一系列优异性能。并具有高比模、耐疲劳、抗蠕变、耐高温、耐腐蚀、耐磨损等。

3、现有的我国公开号为cn111497201a的中国专利公开了一种碳纤维复合管件缠绕加工成型方法，但是其专利还具有以下缺陷：

4、其一，传统制造碳纤维管的过程中，均采用单股碳纤维丝进行缠绕，上述专利中虽然缠绕于芯轴上的碳纤维丝为三股，但是三股碳纤维丝为分列缠绕并不是合股缠绕，以此得出的碳纤维管强度并不高；

5、其二，当缠绕至芯轴上的碳纤维丝为最后一圈时，此时会出现因树脂量不足而导致后续进行加热固化时碳纤维条的尾端无法固定的情况，上述的专利并未提出如何控制涂抹至碳纤维丝上的树脂量。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种一种碳纤维复合管制备工装。

2、为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：一种碳纤维复合管制备工装，包括转动设置且呈水平状态的芯轴，还包括用于向芯轴上成圈缠绕碳纤维条的缠绕装置，缠绕装置包括移动座和设于移动座上的引导组件，移动座沿芯轴的轴向往复位移，引导组件用于将三股碳纤维丝压合成一股多层碳纤维条，并将多层碳纤维条均匀涂脂后引向芯轴，引导组件包括支架以及设于支架上的压扁机构、相向抵触机构、压合机构、搓平机构、张紧机构和过脂箱，三股碳纤维丝经放卷后依次经过压扁机构、相向抵触机构、压合机构、搓平机构、张紧机构和过脂箱，其中，压扁机构用于三股碳纤维丝滚动压至扁状，压合机构包括两个上下并列平行的压合辊轴，每个压合辊轴上均设有环形压槽，三股碳纤维丝经过压扁机构后，相向抵触机构将位于两侧的碳纤维条抵向位于中间的碳纤维条，最终三股碳纤维条在上下两个环形压槽之间合股并被压合成一股多层碳纤维条，搓平机构包括两个上下并列平行的搓平辊轴，两个搓平辊轴用于来回运动将多层碳纤维条搓平，张紧机构包括若干根交错平行且用于将多层碳纤维条绷紧的张紧辊轴，过脂箱内设有两块上下并列分布的吸脂棉，过脂箱的两侧分别设有进口和出口，多层碳纤维条通过进口进入过脂箱后从两个吸脂棉之间穿过，最终从出口穿出并缠绕于芯轴上。

3、进一步的，支架包括圆筒和两个沿圆筒的圆周方向均匀分布的条板，移动座的上端开设有柱形通槽，圆筒转动于柱形通槽内，圆筒的轴向垂直于芯轴的轴向，每个条板均呈竖直，且每个条板的长度方向均与圆筒的轴向平行，每个条板的一端均与圆筒的外缘固定相连，压扁机构、相向抵触机构、压合机构、搓平机构、张紧机构和过脂箱均设于两个条板之间。

4、进一步的，压盘机构包括两个上下并列平行的压扁辊轴，每个压扁辊轴均位于两个条板之间，位于下方的压扁辊轴的两端分别与两个条板相轴接，位于上方的压扁辊轴的两端均设有升降调节机构，每组升降调节机构均包括一号滑块、一号调节螺栓、固定套和一号内螺纹套，每个条板外侧的侧壁上均向内开设有竖直向上的条形滑槽，每个条板上均设有与条形滑槽相连通且呈竖直的条形通槽，一号滑块滑动于对应的条形滑槽内，位于上方的压扁辊轴的两个端部分别穿过两个条形通槽后与两个一号滑块相轴接，固定套呈竖直固定设于条形滑槽的上端，一号调节螺栓呈竖直转动设于固定套内，一号内螺纹套固定设于一号滑块的顶部，一号调节螺栓的下端向下旋设于一号内螺纹套内。

5、进一步的，两个条板之间转动设有一根呈水平的螺纹杆，螺纹杆的两端分别与两个条板相轴接，螺纹杆的其中一端从其中一个条板穿出，并且螺纹杆的穿出端上同轴成型有旋帽，螺纹杆上具有两段旋向相反的螺纹部，螺纹杆的两侧均设有固定杆，每个固定杆均与螺纹杆相平行，且每个固定杆的两端分别与两个条板相固连，相向抵触机构包括两组滑动抵触件，每组滑动抵触件均包括二号滑块、条形架、限位轮和压轮，两个二号滑块的中部设有分别与螺纹杆上的两段螺纹部螺纹配合的螺纹通槽，每个二号滑块的两侧均成型有一号滑套，一号滑套套设于对应的固定杆上，条形架呈竖直固定设于二号滑块的顶部，限位轮轴接于条形架的下端，压轮轴接于条形架的上端，位于两侧的碳纤维条均从对应的限位轮和压轮之间穿过，限位轮的一端同轴成型有用于将位于侧边的碳纤维条朝向中间抵触的环形凸缘，压轮用于向下将碳纤维条压平，防止碳纤维条被环形凸缘抵触时发生褶皱。

6、进一步的，每个压合辊轴均呈水平设于两个条板之间，且每个压合辊轴的两端分别与两个条板相轴接，每个搓平辊轴均呈水平设于两个条板之间，每个搓平辊轴的两端均设有滑动连接件，每个滑动连接件均包括与搓平辊轴的端部相轴接的三号滑块和两个与对应的条板相固连的架杆，每个架杆均与对应的搓平辊轴相平行，且每个滑动连接件中的两个架杆均位于对应搓平辊轴的两侧，三号滑块的两端均成型有二号滑套，两个二号滑套分别滑动于两个架杆上，其中，两个搓平辊轴同侧的一端之间设有换向传动件，换向传动件包括齿轮和两个齿条，两个齿条均呈水平且两个齿条分别与上下两个三号滑块相固连，齿轮转动设于两个齿条之间，且每个齿条均与齿轮相啮合，两个搓平辊轴同侧的另一端设有驱动机构，驱动机构用于带动位于上方的搓平辊轴沿其轴向进行往复位移。

7、进一步的，靠近位于上方的搓平辊轴其中一端的两个架杆上均套设有弹簧，每个弹簧的两端均分别与对应的条板和滑套相抵触，驱动机构包括u形滑动板、凸轮和同步传动件，u形滑动板呈水平，其中一个条板上设有供u形滑动板穿出的避让槽，u形滑动板的曲面端通过避让槽穿出于条板外，u形滑动板的另一端与靠近位于上方的搓平辊轴其中一端的三号滑块相固连，凸轮转动设于其中一个条板上，并且凸轮的周面与u形滑动板的曲面端相贴合，同步传动件包括一号伞齿、二号伞齿、一号同步轮、二号同步轮和同步带，一号伞齿与凸轮同轴固连，一号伞齿与凸轮的轴向垂直于搓平辊轴的轴向，二号伞齿和一号同步轮同轴轴接于对应的条板上，二号伞齿的轴向与搓平辊轴的轴向相平行，一号伞齿与二号伞齿相啮合，二号同步轮与其中一根压合辊轴的端部同轴固连，同步带将一号同步轮和二号同步轮传动相连。

8、进一步的，每根张紧辊轴均呈水平设于两个条板之间，每根张紧辊轴的两端均分别与两个条板相轴接，两个条板之间转动设有两个上下并列平行的校正辊轴，多层碳纤维条经过张紧机构后穿过两个校正辊轴之间，然后呈水平进入过脂箱内。

9、进一步的，过脂箱固定设于两个条板之间，过脂箱的顶部为开口结构，且其开口结构上设有将两块吸脂棉下压的密封盖板，过脂箱的顶部设有脂量压控机构，脂量压控机构包括水平支板、二号调节螺栓和二号内螺纹套，水平支板固定架设于过脂箱的上方，且水平支板横跨两个条板，二号内螺纹套呈竖直成型于水平支板上，二号调节螺栓呈竖直旋设于二号内螺纹套内，二号调节螺栓的下端向下朝向密封盖板，二号调节螺栓的底部成型有与密封盖板的顶部相抵触的圆形压板。

10、本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

11、其一，为了增加碳纤维管的强度，本装置采用多股碳纤维丝代替传统的单股碳纤维丝，最终通过本装置的引导组件将多股碳纤维丝合股成一股强度更高的多层碳纤维条作为碳纤维复合管的制备材料，以此材料缠绕制成的碳纤维管强度更高；

12、其二，通过本装置的脂量压控机构能够对涂抹至多层碳纤维条上的树脂量进行调控，以此在加热固化后，增量的树脂会确保多层碳纤维条的尾端能够粘附于下层的碳纤维条上，防止碳纤维条的尾端因树脂量不足而无法固定；

13、其三，由于三股碳纤维条在合股时会相互层叠，那么经过压合机构后的多层碳纤维条的上下两面会出现不平整的情况，所以在压合后搓平机构会将多层碳纤维条搓平，此过程中，两个上下并列分布的搓平辊轴会来回位移，以此将从两个搓平辊轴之间穿过的多层碳纤维条搓平。