CN110435181A - 一种碳纤维管生产成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种碳纤维管生产成型方法,具体成型方法如下：原材料准备，模具处理，缠绕，烘烤，去芯，上述碳纤维管生产成型中使用的成型装置包括工作台、支撑架、辅助机构与缠绕机构，所述工作台上安装有支撑架与缠绕机构，支撑架下端安装有辅助机构，辅助机构位于缠绕机构正上方，缠绕机构包括缠绕电机、连接轴、芯模、涂抹支链与压紧支链，辅助机构包括辅助转辊、导向架、电动滑块与导向筒。本发明采用缠绕法将碳纤维线束加工成管状结构，在缠绕加工前，能够在短时间内将脱模剂涂抹在芯模表面，节省了操作时间，提高了涂抹的均匀度，在缠绕过程中，能够将碳纤维线束紧压在芯模表面，保证成品表面的平整。

Description

一种碳纤维管生产成型方法
技术领域
本发明涉及碳纤维管成型技术领域，特别涉及一种碳纤维管生产成型方法。
背景技术
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苯乙稀基聚脂树脂经加热固化拉挤(缠绕)而成，具有抗拉强度高、密度小与重量轻的优点，因此被广泛应用于风筝、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。
碳纤维管的生产成型方法包括卷制法、模压法、拉挤法与缠绕法等，其中缠绕法是一种适用于生产各种尺寸回转体的简单高效的方法，但是在生产过程中仍存在下列问题：
(1)碳纤维线束在缠绕前，为方便在烘烤后对将碳纤维管内的芯模取出，需要事先在芯模表面涂抹上一层脱模剂，目前这一步骤多使用人工方式完成，相比机械操作方式，人工方式不仅存在工作效率低的问题，其操作精确度也较差，因此容易出现脱模剂涂抹不均的情况，导致脱模剂的浪费，甚至影响到碳纤维管与芯模的分离效果；
(2)通过碳纤维线束与芯模相对进行螺旋运动完成缠绕工作，线束在缠绕时若无法与芯模表面紧贴，则会导致碳纤维管成型后表面凹凸不平，外观质量差，从而影响厂家的生产效益。
为了解决上述问题，本发明提供了一种碳纤维管生产成型方法。
发明内容
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种碳纤维管生产成型方法,具体成型方法如下：
S1、原材料准备：将碳纤维丝束在树脂中浸润，制得预浸料；
S2、模具处理：将芯模表面灰尘等异物清理干净，并使用成型装置在芯模表面涂抹脱模剂；
S3、缠绕：使用成型装置将S中制得的预浸料缠绕在芯模表面；
S4、烘烤：将芯模从成型装置中取出，放入烤炉内进行烘烤，烘烤温度设定在180℃，烘烤时间为20-30min；
S5、去芯：将芯模从烤炉内取出并冷却至常温后，将碳纤维层从芯模上抽出，制得碳纤维管
上述碳纤维管生产成型中使用的成型装置包括工作台、支撑架、辅助机构与缠绕机构，所述工作台上安装有支撑架与缠绕机构，支撑架下端安装有辅助机构，辅助机构位于缠绕机构正上方；
所述辅助机构包括辅助转辊、导向架、电动滑块与导向筒，辅助转辊通过轴承安装在导向架侧壁上，导向架安装在支撑架下端，导向架下端开设有导向槽，导向槽内通过滑动配合方式安装有电动滑块，电动滑块中部开设有圆形通孔，圆形通孔内安装有导向筒；将碳纤维线束卷绕在辅助转辊上后，将碳纤维线束的起始端穿过导向筒，并固定在芯模上，在缠绕过程中，电动滑块带动导向筒进行左右方向的直线运动，以配合缠绕机构将碳纤维线束均匀缠绕在芯模表面。
所述缠绕机构包括缠绕电机、连接轴、芯模、涂抹支链与压紧支链，缠绕电机通过电机座安装在工作台上，缠绕电机输出轴通过联轴器与连接轴一端相连接，连接轴另一端通过可拆卸方式与芯模左端相连接，芯模为空心结构，芯模内布置有涂抹支链，芯模外布置有压紧支链，压紧支链安装在工作台上；缠绕前，首先通过涂抹支链将脱模剂均匀涂抹在芯模表面，通过缠绕电机带动与连接轴相连接的芯模进行转动，在辅助机构的配合作用下，碳纤维线束能够均匀缠绕在芯模表面，同时在压紧支链的作用下，碳纤维线束能够紧贴在芯模表面，保证了缠绕的紧密度，当需要进行烘烤工作时，将连接轴与芯模左端进行分离即可。
作为本发明的一种优选技术方案，所述芯模包括壳体、海绵块、放置架、导料管与遮挡环，壳体左端通过螺栓与连接轴右端相连接，壳体内侧壁上沿其周向方向均匀开设有放置槽，壳体外侧壁上沿其周向方向均匀开设有出料槽，出料槽位置与放置槽位置一一对应，且出料槽上均匀开设有条形孔，相邻出料槽之间连通有分散槽，放置槽内设置有海绵块，海绵块放置在放置架上，放置架为上下可伸缩结构，放置架右端开设有导料口，导料口外安装有导料管，导料管上端与遮挡环内壁相紧贴，遮挡环通过轴承安装在壳体右端外壁上，且遮挡环外壁上开设有圆形开口；将遮挡环上的圆形开口调整至与某一导料管管口正对后，便可将脱模剂通过导料管与导料口倒入放置架内，放置架内的脱模剂能够被海绵块吸收，在涂抹支链的配合作用下，海绵块内的脱模剂能够均匀覆盖在芯模表面。
作为本发明的一种优选技术方案，所述涂抹支链包括转动块、转动辊、涂抹块与升降块，转动块安装在壳体右端外壁上，转动块内壁与转动辊一端相连接，转动辊另一端通过轴承安装在壳体左端内壁上，转动辊侧壁上沿其周向方向均匀安装有涂抹块，涂抹块外侧布置有升降块，升降块安装在放置架内壁上；手动转动转动块后，转动辊上的涂抹块与升降块发生相对转动，并对放置架产生挤压，使得放置架内的海绵块中的脱模剂被挤出。
作为本发明的一种优选技术方案，所述压紧支链包括基座、从动齿轮、扭簧、主动齿轮与压紧架，基座安装在工作台上，基座中部开设有半圆形凹槽，基座右端侧壁上通过轴承安装有从动齿轮，且从动齿轮侧壁与基座侧壁之间连接有扭簧，从动齿轮沿半圆形凹槽周向方向均匀布置，从动齿轮上端与主动齿轮下端相啮合，主动齿轮安装在壳体右端侧壁上，主动齿轮为半圆形结构，从动齿轮左端安装有压紧架；缠绕电机带动芯模转动过程中，当主动齿轮转动至芯模下方时，主动齿轮能够带动从动齿轮进行转动，顶端与碳纤维线束相紧贴的压紧架也随之进行转动，当主动齿轮转动至芯模上方时，主动齿轮与从动齿轮无法啮合，从动齿轮在扭簧的复位作用下进行反方向转动，由此压紧架能够进行往复摆动，使得碳纤维线束能够更紧密的贴在芯模表面。
作为本发明的一种优选技术方案，所述压紧架包括转动杆、压紧弹簧、压紧板与连接片，转动杆与从动齿轮左端相连接，转动杆上从左往右均匀安装有压紧弹簧，压紧弹簧顶端安装有压紧板，压紧板上端面为圆弧面结构，压紧板与转动杆之间通过连接片相连接，连接片为柔性橡胶材质；在压紧弹簧的弹力作用下，压紧板能够紧贴在芯模表面，在缠绕碳纤维线束时，压紧板能够提高碳纤维线束与芯模之间缠绕的紧密性。
作为本发明的一种优选技术方案，所述涂抹块顶端开设有伸缩槽，伸缩槽内安装有伸缩弹簧，伸缩弹簧顶端安装有伸缩块，伸缩块侧壁与伸缩槽相紧贴。
作为本发明的一种优选技术方案，所述升降块为向内凸起的圆弧面结构，且升降块侧壁上均匀设置有橡胶凸块；转动块停止转动时，伸缩块能够卡在橡胶凸块表面，防止放置架位置改变，避免海绵块膨胀而将芯模表面脱模剂吸收。
作为本发明的一种优选技术方案，所述壳体为硬铝材质。
有益效果
1、本发明所述的一种碳纤维管生产成型方法，采用缠绕法将碳纤维线束加工成管状结构，在缠绕加工前，能够在短时间内将脱模剂涂抹在芯模表面，节省了操作时间，提高了涂抹的均匀度，在缠绕过程中，能够将碳纤维线束紧压在芯模表面，保证成品表面的平整；
2、本发明所述的辅助机构在缠绕过程中，通过电动滑块带动导向筒进行左右方向的直线运动，以配合缠绕机构将碳纤维线束均匀缠绕在芯模表面；
3、本发明所述的缠绕机构在辅助机构的配合作用下，碳纤维线束能够均匀缠绕在芯模表面，同时在压紧支链的作用下，碳纤维线束能够紧贴在芯模表面，保证了缠绕的紧密度，在涂抹支链的作用下，能够将脱模剂均匀涂抹在芯模表面。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的工作流程图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是本发明工作台与缠绕机构之间的结构示意图；
图4是本发明芯模与涂抹支链之间的局部结构示意图；
图5是本发明压紧架的结构示意图；
图6是本发明图4的N向局部放大图。
具体实施方式
下面参考附图对本发明的实施例进行说明。在此过程中，为确保说明的明确性和便利性，我们可能对图示中线条的宽度或构成要素的大小进行夸张的标示。
另外，下文中的用语基于本发明中的功能而定义，可以根据使用者、运用者的意图或惯例而不同。因此，这些用语基于本说明书的全部内容进行定义。
如图1至图6所示，一种碳纤维管生产成型方法,具体成型方法如下：
S1、原材料准备：将碳纤维丝束在树脂中浸润，制得预浸料；
S2、模具处理：将芯模43表面灰尘等异物清理干净，并使用成型装置在芯模43表面涂抹脱模剂；
S3、缠绕：使用成型装置将S1中制得的预浸料缠绕在芯模43表面；
S4、烘烤：将芯模43从成型装置中取出，放入烤炉内进行烘烤，烘烤温度设定在180℃，烘烤时间为20-30min；
S5、去芯：将芯模43从烤炉内取出并冷却至常温后，将碳纤维层从芯模43上抽出，制得碳纤维管
上述碳纤维管生产成型中使用的成型装置包括工作台1、支撑架2、辅助机构3与缠绕机构4，所述工作台1上安装有支撑架2与缠绕机构4，支撑架2下端安装有辅助机构3，辅助机构3位于缠绕机构4正上方；
所述辅助机构3包括辅助转辊31、导向架32、电动滑块33与导向筒34，辅助转辊31通过轴承安装在导向架32侧壁上，导向架32安装在支撑架2下端，导向架32下端开设有导向槽，导向槽内通过滑动配合方式安装有电动滑块33，电动滑块33中部开设有圆形通孔，圆形通孔内安装有导向筒34；将碳纤维线束卷绕在辅助转辊31上后，将碳纤维线束的起始端穿过导向筒34，并固定在芯模43上，在缠绕过程中，电动滑块33带动导向筒34进行左右方向的直线运动，以配合缠绕机构4将碳纤维线束均匀缠绕在芯模43表面。
所述缠绕机构4包括缠绕电机41、连接轴42、芯模43、涂抹支链44与压紧支链45，缠绕电机41通过电机座安装在工作台1上，缠绕电机41输出轴通过联轴器与连接轴42一端相连接，连接轴42另一端通过可拆卸方式与芯模43左端相连接，芯模43为空心结构，芯模43内布置有涂抹支链44，芯模43外布置有压紧支链45，压紧支链45安装在工作台1上；缠绕前，首先通过涂抹支链44将脱模剂均匀涂抹在芯模43表面，通过缠绕电机41带动与连接轴42相连接的芯模43进行转动，在辅助机构3的配合作用下，碳纤维线束能够均匀缠绕在芯模43表面，同时在压紧支链45的作用下，碳纤维线束能够紧贴在芯模43表面，保证了缠绕的紧密度，当需要进行烘烤工作时，将连接轴42与芯模43左端进行分离即可。
所述芯模43包括壳体431、海绵块432、放置架433、导料管434与遮挡环435，壳体431左端通过螺栓与连接轴42右端相连接，壳体431内侧壁上沿其周向方向均匀开设有放置槽，壳体431外侧壁上沿其周向方向均匀开设有出料槽，出料槽位置与放置槽位置一一对应，且出料槽上均匀开设有条形孔，相邻出料槽之间连通有分散槽，放置槽内设置有海绵块432，海绵块432放置在放置架433上，放置架433为上下可伸缩结构，放置架433右端开设有导料口，导料口外安装有导料管434，导料管434上端与遮挡环435内壁相紧贴，遮挡环435通过轴承安装在壳体431右端外壁上，且遮挡环435外壁上开设有圆形开口；将遮挡环435上的圆形开口调整至与某一导料管434管口正对后，便可将脱模剂通过导料管434与导料口倒入放置架433内，放置架433内的脱模剂能够被海绵块432吸收，在涂抹支链44的配合作用下，海绵块432内的脱模剂能够均匀覆盖在芯模43表面。
所述涂抹支链44包括转动块441、转动辊442、涂抹块443与升降块444，转动块441安装在壳体431右端外壁上，转动块441内壁与转动辊442一端相连接，转动辊442另一端通过轴承安装在壳体431左端内壁上，转动辊442侧壁上沿其周向方向均匀安装有涂抹块443，涂抹块443外侧布置有升降块444，升降块444安装在放置架433内壁上；手动转动转动块441后，转动辊442上的涂抹块443与升降块444发生相对转动，并对放置架433产生挤压，使得放置架433内的海绵块432中的脱模剂被挤出。
所述压紧支链45包括基座451、从动齿轮452、扭簧453、主动齿轮454与压紧架455，基座451安装在工作台1上，基座451中部开设有半圆形凹槽，基座451右端侧壁上通过轴承安装有从动齿轮452，且从动齿轮452侧壁与基座451侧壁之间连接有扭簧453，从动齿轮452沿半圆形凹槽周向方向均匀布置，从动齿轮452上端与主动齿轮454下端相啮合，主动齿轮454安装在壳体431右端侧壁上，主动齿轮454为半圆形结构，从动齿轮452左端安装有压紧架455；缠绕电机41带动芯模43转动过程中，当主动齿轮454转动至芯模43下方时，主动齿轮454能够带动从动齿轮452进行转动，顶端与碳纤维线束相紧贴的压紧架455也随之进行转动，当主动齿轮454转动至芯模43上方时，主动齿轮454与从动齿轮452无法啮合，从动齿轮452在扭簧453的复位作用下进行反方向转动，由此压紧架455能够进行往复摆动，使得碳纤维线束能够更紧密的贴在芯模43表面。
所述压紧架455包括转动杆455a、压紧弹簧455b、压紧板455c与连接片455d，转动杆455a与从动齿轮452左端相连接，转动杆455a上从左往右均匀安装有压紧弹簧455b，压紧弹簧455b顶端安装有压紧板455c，压紧板455c上端面为圆弧面结构，压紧板455c与转动杆455a之间通过连接片455d相连接，连接片455d为柔性橡胶材质；在压紧弹簧455b的弹力作用下，压紧板455c能够紧贴在芯模43表面，在缠绕碳纤维线束时，压紧板455c能够提高碳纤维线束与芯模43之间缠绕的紧密性。
所述涂抹块443顶端开设有伸缩槽，伸缩槽内安装有伸缩弹簧，伸缩弹簧顶端安装有伸缩块，伸缩块侧壁与伸缩槽相紧贴。
所述升降块444为向内凸起的圆弧面结构，且升降块444侧壁上均匀设置有橡胶凸块；转动块441停止转动时，伸缩块能够卡在橡胶凸块表面，防止放置架433位置改变，避免海绵块432膨胀而将芯模43表面脱模剂吸收。
所述壳体431为硬铝材质。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种碳纤维管生产成型方法,其特征在于：具体成型方法如下：
S1、原材料准备：将碳纤维丝束在树脂中浸润，制得预浸料；
S2、模具处理：将芯模(43)表面灰尘等异物清理干净，并使用成型装置在芯模(43)表面涂抹脱模剂；
S3、缠绕：使用成型装置将S1中制得的预浸料缠绕在芯模(43)表面；
S4、烘烤：将芯模(43)从成型装置中取出，放入烤炉内进行烘烤，烘烤温度设定在180℃，烘烤时间为20-30min；
S5、去芯：将芯模(43)从烤炉内取出并冷却至常温后，将碳纤维层从芯模(43)上抽出，制得碳纤维管
上述碳纤维管生产成型中使用的成型装置包括工作台(1)、支撑架(2)、辅助机构(3)与缠绕机构(4)，所述工作台(1)上安装有支撑架(2)与缠绕机构(4)，支撑架(2)下端安装有辅助机构(3)，辅助机构(3)位于缠绕机构(4)正上方；
所述辅助机构(3)包括辅助转辊(31)、导向架(32)、电动滑块(33)与导向筒(34)，辅助转辊(31)通过轴承安装在导向架(32)侧壁上，导向架(32)安装在支撑架(2)下端，导向架(32)下端开设有导向槽，导向槽内通过滑动配合方式安装有电动滑块(33)，电动滑块(33)中部开设有圆形通孔，圆形通孔内安装有导向筒(34)；
所述缠绕机构(4)包括缠绕电机(41)、连接轴(42)、芯模(43)、涂抹支链(44)与压紧支链(45)，缠绕电机(41)通过电机座安装在工作台(1)上，缠绕电机(41)输出轴通过联轴器与连接轴(42)一端相连接，连接轴(42)另一端通过可拆卸方式与芯模(43)左端相连接，芯模(43)为空心结构，芯模(43)内布置有涂抹支链(44)，芯模(43)外布置有压紧支链(45)，压紧支链(45)安装在工作台(1)上。
2.根据权利要求1所述一种碳纤维管生产成型方法,其特征在于：所述芯模(43)包括壳体(431)、海绵块(432)、放置架(433)、导料管(434)与遮挡环(435)，壳体(431)左端通过螺栓与连接轴(42)右端相连接，壳体(431)内侧壁上沿其周向方向均匀开设有放置槽，壳体(431)外侧壁上沿其周向方向均匀开设有出料槽，出料槽位置与放置槽位置一一对应，且出料槽上均匀开设有条形孔，相邻出料槽之间连通有分散槽，放置槽内设置有海绵块(432)，海绵块(432)放置在放置架(433)上，放置架(433)为上下可伸缩结构，放置架(433)右端开设有导料口，导料口外安装有导料管(434)，导料管(434)上端与遮挡环(435)内壁相紧贴，遮挡环(435)通过轴承安装在壳体(431)右端外壁上，且遮挡环(435)外壁上开设有圆形开口。
3.根据权利要求1所述一种碳纤维管生产成型方法,其特征在于：所述涂抹支链(44)包括转动块(441)、转动辊(442)、涂抹块(443)与升降块(444)，转动块(441)安装在壳体(431)右端外壁上，转动块(441)内壁与转动辊(442)一端相连接，转动辊(442)另一端通过轴承安装在壳体(431)左端内壁上，转动辊(442)侧壁上沿其周向方向均匀安装有涂抹块(443)，涂抹块(443)外侧布置有升降块(444)，升降块(444)安装在放置架(433)内壁上。
4.根据权利要求1所述一种碳纤维管生产成型方法,其特征在于：所述压紧支链(45)包括基座(451)、从动齿轮(452)、扭簧(453)、主动齿轮(454)与压紧架(455)，基座(451)安装在工作台(1)上，基座(451)中部开设有半圆形凹槽，基座(451)右端侧壁上通过轴承安装有从动齿轮(452)，且从动齿轮(452)侧壁与基座(451)侧壁之间连接有扭簧(453)，从动齿轮(452)沿半圆形凹槽周向方向均匀布置，从动齿轮(452)上端与主动齿轮(454)下端相啮合，主动齿轮(454)安装在壳体(431)右端侧壁上，主动齿轮(454)为半圆形结构，从动齿轮(452)左端安装有压紧架(455)。
5.根据权利要求4所述一种碳纤维管生产成型方法,其特征在于：所述压紧架(455)包括转动杆(455a)、压紧弹簧(455b)、压紧板(455c)与连接片(455d)，转动杆(455a)与从动齿轮(452)左端相连接，转动杆(455a)上从左往右均匀安装有压紧弹簧(455b)，压紧弹簧(455b)顶端安装有压紧板(455c)，压紧板(455c)上端面为圆弧面结构，压紧板(455c)与转动杆(455a)之间通过连接片(455d)相连接，连接片(455d)为柔性橡胶材质。
6.根据权利要求3所述一种碳纤维管生产成型方法,其特征在于：所述涂抹块(443)顶端开设有伸缩槽，伸缩槽内安装有伸缩弹簧，伸缩弹簧顶端安装有伸缩块，伸缩块侧壁与伸缩槽相紧贴。
7.根据权利要求3所述一种碳纤维管生产成型方法,其特征在于：所述升降块(444)为向内凸起的圆弧面结构，且升降块(444)侧壁上均匀设置有橡胶凸块；转动块(441)停止转动时，伸缩块能够卡在橡胶凸块表面，防止放置架(433)位置改变，避免海绵块(432)膨胀而将芯模(43)表面脱模剂吸收。
8.根据权利要求1所述一种碳纤维管生产成型方法,其特征在于：所述壳体(431)为硬铝材质。
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