CN112626707B - 一种坩埚用连续碳纤维成型方法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及坩埚加工技术领域，具体涉及一种坩埚用连续碳纤维成型方法及其设备。成型设备包括基座，基座内设有多层绕线装置，绕线装置包括支撑盘、传动轴、压线组件、第一碳纤维线和第二碳纤维线，第一碳纤维线在传动轴上缠绕，后汇聚于基座的中心并连接，第二碳纤维线搭接在第一碳纤维线上。本发明坩埚模具向下移动，支撑盘绕基座中心转动，第一碳纤维线以第一方向编制在坩埚模具外表面，相邻两层绕线装置，下层绕线装置与上层绕线装置同速反向转动，以将碳纤维线分层交错编制；随着编制直径增大，压线组件压迫第一碳纤维线下移，绕线速度加快，提高编制密度，压线装置下压预设距离后使得第二碳纤维线参与绕制，进一步提高编制密度。

Description

一种坩埚用连续碳纤维成型方法及其设备

技术领域

本发明涉及坩埚加工技术领域，具体涉及一种坩埚用连续碳纤维成型方法及其设备。

背景技术

坩埚是化学仪器的重要组成部分，它是熔化和精炼金属液体以及固液加热、反应的容器，是保证化学反应顺利进行的基础。碳纤维是由碳元素组成的一种外形呈纤维状、柔软的特种纤维，具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性，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，可加工成各种坩埚编织层。

在用碳纤维编织机进行编织碳纤维坩埚的时候，采用的原材料为碳纤维线，坩埚的筒身一般为直筒状，但临近坩埚底部的位置时，坩埚直径会逐渐变小直至收拢。现有的编制装置在编制碳纤维坩埚时，碳纤维坩埚底部的曲面大都难以快速高质量的编织成型，而且在编制过程中，由于坩埚筒身直径较筒底直径变大，会出现筒身编制稀疏，影响坩埚的使用性能。

发明内容

根据现有技术的至少一个不足之处，本发明提出了一种坩埚用连续碳纤维成型方法及其设备，以解决现有的编制装置在编制坩埚时出现的底部编制密集、筒身编制稀疏，以及在编制大直径坩埚时出现的编制稀疏的问题。

本发明的一种坩埚用连续碳纤维成型设备采用如下技术方案：包括竖直设置且内部中空的基座，所述基座的内部上下间隔设置有多层绕线装置，所述绕线装置包括：

支撑盘，其可转动地设置于所述基座，所述支撑盘上沿其圆周方向安装有若干第一线盘；

若干传动轴，其沿竖直方向延伸，且其位于相应所述第一线盘的内侧并转动安装于所述支撑盘，所述传动轴上套设有传动柱，所述传动柱的外周壁面的部分或全部为上宽下窄的锥形面；

若干拉线轮组件，其通过伸缩装置沿支撑盘的径向方向可移动地安装于所述支撑盘，并位于所述基座的中部；所述拉线轮组件包括主绕线轮、辅助绕线轮和连接柱，所述主绕线轮与所述连接柱转动连接，所述辅助绕线轮通过固定销与所述连接柱相连接；所述伸缩装置包括固定部件和移动部件，所述连接柱与所述移动部件连接，且所述移动部件上设置有连接所述固定销的拔销线，所述移动部件上设置有第二线盘；所述第一线盘上的第一碳纤维线在相应所述传动柱的锥形面上缠绕，后在所述主绕线轮缠绕，后汇聚于所述基座的中心并连接；所述第二线盘上的第二碳纤维线在所述辅助绕线轮上缠绕，后搭接在相应第一碳纤维线上；

压线组件，其一端可上下移动地安装于所述固定部件的内端，并位于所述第一碳纤维线和所述拔销线的上方，所述压线组件的另一端延伸至所述传动柱处并位于所述第一碳纤维线的上方；所述压线组件通过第一传动机构与所述移动部件传动连接；

坩埚模具沿所述基座的中心向下移动，推动所述拉线轮组件向外扩张运动，并向下挤压所述第一碳纤维线，以通过第一碳纤维线带动所述主绕线轮绕所述连接柱轴线转动，并将所述第一碳纤维线从所述第一线盘拉出，所述第一碳纤维线被拉出的同时带动所述传动轴转动；且

最上层的绕线装置的所述传动轴通过第二传动机构与所述基座传动连接，以带动所述支撑盘和所述拉线轮组件绕所述基座的中心转动，进而使得所述碳纤维线从下至上且以第一方向编制在所述坩埚模具的外周壁面；所述拉线轮组件向外扩张运动并推动所述移动部件向外移动，所述移动部件通过所述第一传动机构带动所述压线组件向下运动，进而压迫所述第一碳纤维线沿所述传动柱的锥形面下移，以在坩埚模具匀速向下移动时提高所述传动柱的转速，进而提高在坩埚模具上沿坩埚模具周向的缠绕速度，同时压线组件向下运动压迫所述拔销线，以在向下移动到预设位置后使拔销线将所述固定销拉出辅助绕线轮，以允许所述辅助绕线轮转动，进而使所述第二碳纤维线随所述第一碳纤维线一同绕设在所述坩埚模具的外周壁面。

可选地，相邻两层的绕线装置中的支撑盘通过其上的锥齿盘与设置于两个锥齿盘之间的行星锥齿轮相连接，所述行星锥齿轮通过行星架安装于所述基座，上层的绕线装置的所述传动轴通过换向装置作用于所述行星锥齿轮，并配置成在所述坩埚模具接触下层绕线装置中的拉线轮组件之前阻碍所述行星锥齿轮自转，以使下层的绕线装置和行星架随上层绕线装置同速同向转动；在所述坩埚模具接触下层绕线装置中的拉线轮组件时允许所述行星锥齿轮自转，同时使行星架停止转动以使下层的绕线装置随上层绕线装置同速反向转动，进而使位于下层的绕线装置中的第一碳纤维线或第一碳纤维线和第二碳纤维线从下至上且以与第一方向相反的第二方向编制在所述坩埚模具的外周壁面，以此交错编制。

可选地，所述压线组件包括第一压线板和第二压线板，所述第一压线板和所述第二压线板通过水平延伸的连接板连接，所述第一压线板位于所述移动部件的上方，所述第二压线板延伸至所述传动柱的上方，以对所述第一碳纤维线进行压迫，第一压线板的一侧设置有第三压线板，用于压迫所述拔销线；

所述连接柱的内部沿其径向方向设置有弹性橡胶，所述固定销与所述弹性橡胶相连接，以便于所述固定销的复位。

可选地，所述伸缩装置包括活塞筒和活塞杆，所述活塞筒为所述固定部件，所述活塞杆为所述移动部件；所述支撑盘上固定设置有竖直延伸的支撑筒，所述活塞筒水平连接在所述支撑筒朝向所述基座中心的一侧，所述活塞杆的一端插入所述活塞筒内，其另一端连接所述拉线轮组件；所述活塞筒内部设置有第一弹簧，所述第一弹簧顶压在所述支撑筒和所述活塞杆之间，以促使所述拉线轮组件复位；

所述第一传动机构包括第一齿条、第一传动齿轮、第二传动齿轮以及第二齿条，所述第一齿条设置在所述活塞杆的上表面，所述第二齿条设置在所述第一压线板的另一侧，所述第一传动齿轮和所述第二传动齿轮安装于所述活塞筒且其轴线均垂直于所述支撑盘的径向方向延伸，所述第一传动齿轮和所述第二齿条相啮合，所述第二传动齿轮设置有两个，且相互啮合后分别与所述第一齿条和所述第一传动齿轮相啮合，以在所述活塞杆向所述活塞筒内部移动时驱动所述第二齿条向下移动，进而带动所述压线组件向下移动。

可选地，所述第二传动机构包括行星轮和传动齿圈，所述行星轮设置于最上层绕线装置的传动轴的上端，所述传动齿圈设置于所述基座的内壁，所述碳纤维线拉动所述最上层绕线装置的传动轴转动，并带动所述行星轮沿所述传动齿圈滚动，进而带动最上层绕线装置的支撑盘绕所述基座的中心转动。

可选地，所述行星架设置于所述基座，所述行星架位于相邻两个所述绕线装置的支撑盘之间，所述行星锥齿轮通过水平延伸的行星轮轴安装于所述行星架；所述行星架的内部具有滑动腔，所述行星轮轴的内部设置有连通所述滑动腔的滑动孔，所述滑动腔和所述滑动孔的横截面为多边形；

所述换向装置包括滑动销和传动杆，所述传动杆连接在所述传动轴的下端，所述滑动销安装于所述滑动孔内并与传动杆配合连接阻碍所述行星锥齿轮自转，所述传动轴带动所述传动杆转动且通过第三传动机构带动滑动销向外移动，并使所述滑动销完全退出所述滑动孔运动到滑动腔内，以允许所述行星锥齿轮自转；

所述第三传动机构包括设置在所述传动杆末端的齿柱以及设置在滑动销一侧面的齿牙，所述齿柱和所述齿牙啮合。

可选地，所述换向装置还包括快推装置，所述快推装置包括圆弧凸块和助力块，所述圆弧凸块设置于所述滑动销的上端面和下端面，所述助力块的顶面呈圆弧状且通过弹性垫设置于所述滑动腔的内周壁，当所述滑动销运动至所述圆弧凸块与所述助力块接触时，使所述圆弧凸块挤压所述助力块并压缩所述弹性垫，以越过助力块的顶点；当越过所述助力块的顶点时，所述弹性垫复位通过所述助力块推动所述圆弧凸块，进而使所述滑动销和所述传动杆加速脱离。

可选地，所述基座上设置有复位装置，所述复位装置与所述换向装置相对应，在所述坩埚模具停止向下运动，并修剪多余碳纤维线并将编制完成的坩埚模具取出后，操作复位装置将换向装置复位；所述复位装置包括复位杆和第二弹簧，所述复位杆设置于所述基座的侧壁，以向内推动所述滑动销复位，所述第二弹簧套装于复位杆，并配置成促使所述复位杆复位。

可选地，所述坩埚模具的外表面设置有凸起；所述坩埚模具包括多个模块和连接扣件，多个模块沿所述坩埚模具的周向均布，相邻两个模块之间间隔设置，且多个模块通过连接扣件连接。

使用上述一种坩埚用连续碳纤维成型设备的成型方法，包括以下步骤：

（1）所述坩埚模具向下移动，下压并向外拉出最上层绕线装置的第一碳纤维线，带动最上层绕线装置绕所述基座的中心转动，进而将第一碳纤维线以第一方向编制在所述坩埚模具的外表面；编制的过程中，当坩埚模具直径增大，使得压线装置向下移动并压迫所述第一碳纤维线沿所述传动柱的锥形面向下运动，第一碳纤维线加速绕制，同时压线装置向下移动预设位置，压迫所述拔销线，所述第二碳纤维线随第一碳纤维线一同编制，提高编制密度，形成第一编制层；

（2）所述坩埚模具继续向下运动，接触第二层绕线装置，第一层绕线装置的传动轴驱动所述第二层绕线装置同速反向转动，进而先将第二层绕线装置的第一碳纤维线以与第一方向相反的第二方向编制在所述坩埚模具及第一编制层的外表面，后将第一和第二碳纤维线同步编制在所述坩埚模具及第一编制层的外表面，形成第二编制层；

（3）所述坩埚模具继续向下运动，接触第三层的绕线装置，第三层绕线装置与所述第二层绕线装置同速反向转动，进而在所述坩埚模具和第二编制层的外表面形成第三编织层；以此交替，使得每相邻两层绕线装置同速反向转动，在坩埚模具的外表面形成多层编织层。

本发明的有益效果是：本发明的一种坩埚用连续碳纤维成型设备在基座内上下间隔设置多层绕线装置，编制碳纤维坩埚时坩埚模具向下运动，多层绕线装置绕基座的中心转动。相邻两层绕线装置中，在坩埚模具接触下层绕线装置时，下层绕线装置与上层绕线装置同速反向转动，以此将碳纤维线边旋转边向上且分层交错编制在坩埚模具上，并能够最大限度的保证碳纤维坩埚底部的曲面快速高质量的编织成型。

本发明一种坩埚用连续碳纤维成型设备中，设置压线组件、主绕线轮、第一碳纤维线、辅助绕线轮、第二碳纤维线、固定销以及拔销线等，在编制过程中，随着坩埚模具的下移需要编制的直径变大，压线组件压迫第一碳纤维线沿传动柱向下，减小传动比，提高绕线速度，因单位时间内坩埚模具下降的距离一定，单位高度内的绕线圈数变多，避免以原来的速度编制而上端直径变大导致的上端编制过于稀疏。同时压线组件向下运动压迫拔销线，将固定销拉出辅助绕线轮，辅助绕线轮转动，进而使第二碳纤维线随第一碳纤维线一同参与编制，使得总体绕线根数变多，进一步的保证坩埚模具上端绕线的致密度，以及保证大直径坩埚编制的致密度。

本发明一种坩埚用连续碳纤维成型设备中，相邻两层绕线装置的支撑盘通过位于两支撑盘之间的行星锥齿轮相桥接，并通过传动轴驱动快换装置使得行星锥齿轮在自转和公转两种状态之间切换，以实现绕线装置方向的转变，同步性高，结构紧凑，设计巧妙。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。

图1为本发明一种坩埚用连续碳纤维成型设备的整体结构示意图；

图2为图1中A处局部放大图；

图3为图2中B处局部放大图；

图4为图2中D处局部放大图；

图5为图2中C处局部放大图；

图6为图2中G处局部放大图；

图7为本发明中行星架安装快换装置结构示意图；

图8为图7中E处局部放大图；

图9为本发明中活塞杆及拉线轮组件结构示意图；

图10为图9中H处局部放大图；

图11为图10中I处局部放大图

图12为本发明中坩埚模具结构示意图；

图13为本发明中坩埚模具底部圆弧绕线结构示意图；

图14为本发明中压线组件结构示意图。

图中：1、基座；2、坩埚模具；3、支撑盘；4、活塞筒；5、活塞杆；6、锥齿盘；7、行星轮；8、支撑筒；9、第一线盘；10、支撑柱；11、传动齿圈；12、传动柱；13、传动轴；14、圆弧凸块；15、复位杆；16、行星架；17、弹性垫；18、助力块；19、滑动销；20、行星轮轴；21、行星锥齿轮；22、传动杆；23、定位筒；24、第一碳纤维线；25、连接柱；28、摩擦轮；30、第一弹簧；31、放置槽；32、第二弹簧；33、滑动腔；34、滑动孔；102、第一传动齿轮；103、第二传动齿轮；104、固定板；105、第二线盘；106、第二碳纤维线；107、主绕线轮；108、辅助绕线轮；109、滑动环；110、拔销线；111、固定销；112、弹性橡胶；113、滑动条；114、第二齿条；115、第一压线板；116、第二压线板；117、第三压线板；118、连接板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图14所示，本发明的一种坩埚用连续碳纤维成型设备，包括竖直设置且内部中空的基座1，基座1的内部上下间隔设置有多层绕线装置，以用于将第一碳纤维线24和第二碳纤维线106绕设在用于编制碳纤维坩埚的坩埚模具2的外表面，其中绕线装置包括支撑盘3、若干传动轴13、若干拉线轮组件和压线组件。支撑盘3可转动地设置于基座1，支撑盘3上沿其圆周方向转动安装有若干第一线盘9；若干传动轴13沿竖直方向延伸，且其位于相应第一线盘9的内侧并转动安装于支撑盘3，传动轴13上套设有传动柱12，传动柱12的外周壁面具有上宽下窄的锥形面。若干拉线轮组件通过伸缩装置沿支撑盘3的径向方向可移动地安装于支撑盘3，并位于基座1的中部，拉线轮组件包括主绕线轮107、辅助绕线轮108和连接柱25，主绕线轮107与连接柱25转动连接，辅助绕线轮108通过固定销111与连接柱25相连接；伸缩装置包括固定部件和移动部件，连接柱25与移动部件连接，且移动部件上设置有连接固定销111的拔销线110，移动部件上设置有第二线盘105；第一线盘9上的第一碳纤维线24在相应传动柱12的锥形面上缠绕（可根据需要设置缠绕圈数但至少缠绕一圈），后在主绕线轮107缠绕（可根据需要设置缠绕圈数但至少缠绕一圈），后汇聚于基座1的中心并连接。第二线盘105上的第二碳纤维线106在辅助绕线轮108上缠绕，后搭接在相应第一碳纤维线24上。压线组件的一端可上下移动的安装于固定部件的内端，并位于第一碳纤维线24和拔销线110的上方，压线组件的另一端延伸至传动柱12处并位于第一碳纤维线24的上方；压线组件通过第一传动机构与移动部件传动连接。

坩埚模具2沿基座1的中心向下移动，推动所述拉线轮组件向外扩张运动，并向下挤压第一碳纤维线24，以带动主绕线轮107绕自身轴线转动，并持续将第一碳纤维线24从第一线盘9拉出，第一碳纤维线24被拉出的同时带动传动轴13转动。最上层的绕线装置的传动轴13通过第二传动机构与基座1传动连接，以带动支撑盘3和拉线轮组件绕基座1的中心转动，进而使得第一碳纤维线24从下至上且以第一方向编制在坩埚模具2的外周壁面。拉线轮组件向外扩张运动并推动移动部件向外移动，移动部件通过第一传动机构带动压线组件向下运动，进而压迫第一碳纤维线24沿传动柱12的锥形面下移，进而减小在主绕线轮107通过第一碳纤维线24带动传动柱12转动时时主绕线轮107与传动柱12之间的传动比，提高传动柱12的转速。在编制过程中，随着坩埚模具2的下移需要编制的直径变大，因单位时间内坩埚模具2下降的距离一定，第一碳纤维线24在竖直方向上的移动距离一定，由于传动比变小，使得传动柱12的转速增大，第一碳纤维线24在坩埚模具2上沿坩埚模具2周向的缠绕速度变大。也就是说通过减小传动比，提高在坩埚模具2上沿坩埚模具周向的绕线速度，使得单位高度内的绕线圈数变多，避免以原来的速度编制而上端直径变大导致的上端编制过于稀疏（因为坩埚模具2底端收缩，以原来的速度编制越靠近底端越密，越靠近上端越疏）。同时压线组件向下运动压迫拔销线110，以在压线组件向下移动到预设位置后使拔销线110将固定销111拉出辅助绕线轮108，以允许辅助绕线轮108转动，进而使第二碳纤维线106随第一碳纤维线24一同绕设在坩埚模具2的外周壁面，使得总体绕线根数变多，进一步的保证上端绕线的致密度。

相邻两层的绕线装置中的支撑盘3通过其上的锥齿盘6与设置在两个锥齿盘6之间的行星锥齿轮21相连接，行星锥齿轮21通过行星架16安装于基座1。上层的绕线装置的传动轴13通过换向装置作用于行星锥齿轮21，并配置成在坩埚模具2接触下层绕线装置中的拉线轮组件之前阻碍行星锥齿轮21自转，以使下层的绕线装置和行星架16随上层绕线装置同速同向转动。在坩埚模具2接触下层绕线装置中的拉线轮组件时允许行星锥齿轮21自转，同时使行星架16停止转动以使下层的绕线装置随上层绕线装置同速反向转动，进而使位于下层的绕线装置中的第一碳纤维线24或第一碳纤维线24和第二碳纤维线106从下至上且以与第一方向相反的第二方向编制在坩埚模具2的外周壁面。以此将第一碳纤维线24或第一碳纤维线24和第二碳纤维线106边旋转边向上且分层交错编制在坩埚模具2上，并能够最大限度的保证碳纤维坩埚底部的曲面快速高质量的编织成型，在位于最下层的绕线装置和坩埚模具2顶端平齐时，坩埚模具2停止向下运动，修剪多余第一碳纤维线24和第二碳纤维线106并将编制完成的坩埚模具2取出，后拆卸坩埚模具2得到碳纤维坩埚。

在本实施例中，压线组件包括第一压线板115和第二压线板116，所述第一压线板115和所述第二压线板116通过水平延伸的连接板118连接，所述第一压线板115位于移动部件的上方，第二压线板116延伸至传动柱12的上方，以对第一碳纤维线24进行压迫，第一压线板115的一侧设置有第三压线板117，用于压迫拔销线110。

连接柱25的内部沿其径向方向设置有弹性橡胶112，固定销111与弹性橡胶112相连接，以便于固定销111的复位。需要说明的是，拔销线110从连接柱25的侧面进入连接柱25内部，沿连接柱25的延伸方向延伸至固定销111处，并与固定销111的内底部相连接，固定销111的内底部连接弹性橡胶112。第三压线板117压迫拔销线110，拔销线110将固定销111向连接柱25内部牵拉，以使固定销111脱离辅助绕线轮108。第二碳纤维线106可通过滑动环109绕结在第一碳纤维线24上，滑动环109与第一碳纤维线24具有摩擦力，或者直接将第二碳纤维线106绕结在第一碳纤维线24上，辅助绕线轮108绕连接柱25转动，第一碳纤维线24牵拉第二碳纤维线106一同参与编制碳纤维坩埚。

在本实施例中，伸缩装置包括活塞筒4和活塞杆5，活塞筒4为上述固定部件，活塞杆5为上述移动部件。支撑盘3上固定设置有竖直延伸的支撑筒8，活塞筒4水平连接在支撑筒8朝向基座1中心的一侧，活塞杆5的一端插入活塞筒4内，其另一端转动连接拉线轮组件。活塞筒4内部设置有第一弹簧30，第一弹簧30顶压在支撑筒8和活塞杆5之间。坩埚模具2向下运动且其底部接触并挤压拉线轮组件，拉线轮组件自转，同时克服第一弹簧30的弹力向外扩张并沿坩埚模具2的外周壁面滚动绕线；编制完成取出坩埚模具2后，第一弹簧30复位，并促使拉线轮组件复位。需要说明的是，第一碳纤维线24盘通过竖直设置的支撑柱10转动安装于支撑盘3，支撑筒8套设在传动轴13的外侧，支撑筒8的侧壁对应第一线盘9设置有穿线孔，第一碳纤维线24穿过穿线孔，并穿过活塞筒4和活塞杆5，后在拉线轮组件上缠绕。传动轴13的下端通过轴承安装于支撑盘3，传动轴13的上端与支撑筒8之间设置有定位筒23，便于对传动轴13进行支撑，同时为便于传动轴13更好的传动，定位筒23可替换为轴承。

第一传动机构包括第一齿条、第一传动齿轮102、第二传动齿轮103以及第二齿条114，第一齿条设置在活塞杆5的上表面，第二齿条114设置在第一压线板115的另一侧，活塞筒4的内端设置有固定板104，第一传动齿轮102和第二传动齿轮103安装于固定板104且其轴线均垂直于支撑盘3的径向方向延伸，第一传动齿轮102和第二齿条114相啮合，第二传动齿轮103设置有两个，且相互啮合后分别与第一齿条和第一传动齿轮102相啮合，以在活塞杆5向活塞筒4内部移动时驱动第二齿条114向下移动，进而带动压线组件向下移动。第二压线板116以及第二齿条114远离第一压线板115的一侧均设置有滑动条113，固定板104设置有两个，且对称设置在活塞筒4的两侧面，滑动条113沿两固定板104滑动。

在本实施例中，第二传动机构包括行星轮7和传动齿圈11，行星轮7设置于最上层绕线装置的传动轴13的上端，传动齿圈11设置于基座1的内壁。第一碳纤维线24拉动最上层绕线装置的传动轴13转动，并带动行星轮7沿传动齿圈11滚动，进而带动最上层绕线装置的支撑盘3绕基座1的中心转动，以实现拉线轮组件沿坩埚模具2的外周壁面滚动绕线。

在本实施例中，行星架16设置于基座1，行星架16位于相邻两个绕线装置的支撑盘3之间，行星锥齿轮21通过水平延伸的行星轮轴20安装于行星架16。行星架16的内部具有滑动腔33，行星轮轴20的内部设置有连通滑动腔33的滑动孔34，滑动腔33和滑动孔34的横截面为多边形。换向装置包括滑动销19和传动杆22，传动杆22连接在传动轴13的下端，滑动销19可滑动地安装于滑动孔34内并与传动杆22配合连接阻碍行星锥齿轮21自转，相邻两层绕线装置的支撑盘3通过行星锥齿轮21固连，以使下层的绕线装置和行星架16随上层的绕线装置同速同向转动。传动轴13带动传动杆22转动且通过第三传动机构带动滑动销19向外移动，并使滑动销19完全退出滑动孔34运动到滑动腔33内，同时使行星架16固定，以允许行星锥齿轮21自转。第三传动机构包括设置在传动杆22末端的齿柱以及设置在滑动销19一侧面的齿牙，齿柱和齿牙啮合，以使传动杆22驱动滑动销19运动。

在本实施例中，换向装置还包括快推装置，快推装置包括圆弧凸块14和助力块18，圆弧凸块14设置于滑动销19的上端面和下端面，助力块18的顶面呈圆弧状且沿行星架16的径向方向可滑动的安装于滑动腔33的内周壁，助力块18的底面和行星架16之间设置有弹性垫17。当滑动销19运动至圆弧凸块14与助力块18接触时，使圆弧凸块14挤压助力块18并压缩弹性垫17，以越过助力块18的顶点。当圆弧凸块14越过助力块18的顶点时，弹性垫17复位使助力块18推动圆弧凸块14，进而使滑动销19和传动杆22加速脱离。基座1的内壁对应滑动腔33设置有放置槽31，滑动销19和传动杆22加速脱离后运动至放置槽31内，行星架16与基座1固连，行星锥齿轮21以行星轮轴20为圆心在行星架16内自行转动，行星架16的上表面设置有避让环槽，以在行星架16与基座1固连后，传动轴13带动传动杆22可沿避让环槽滑动。

在本实施例中，拉线轮组件还包括摩擦轮28，摩擦轮28转动安装于连接柱25的两端，以在坩埚模具2下移的过程中与坩埚模具2接触并在坩埚模具2的带动下转动，以减小摩擦。主绕线轮107和辅助绕线轮108位于两个摩擦轮28之间，主绕线轮107和辅助绕线轮108的绕线部位呈棱柱状，主绕线轮107和辅助绕线轮108的外周壁面设置有橡胶垫，以增大摩擦。传动柱12的锥形面为棱锥面，以用于增大摩擦，便于传动。

在本实施例中，基座1上设置有复位装置，复位装置与换向装置相对应，在坩埚模具2停止向下运动，修剪多余第一碳纤维线24并将编制完成的坩埚模具2取出后，操作复位装置将换向装置复位。复位装置包括复位杆15和第二弹簧32，复位杆15设置于基座1的侧壁并延伸出基座1外侧，向内推动复位杆15以使滑动销19复位，第二弹簧32套装于复位杆15，并配置成在停止推动复位杆15后促使复位杆15复位。

在本实施例中，坩埚模具2的外表面设置有凸起，被扯出的第一碳纤维线24固定在坩埚模具2表面的凸起之间，保证第一碳纤维线24的路径为螺旋形而不会被拉成直线。坩埚模具2包括多个模块和连接扣件（图中未示出），多个模块沿坩埚模具2的周向均布，相邻两个模块之间间隔设置，且多个模块通过连接扣件连接。在编制结束拆卸时坩埚模具2时，先拆掉连接扣件，而后将各模块向内聚拢，便于将各模块与编制完成的碳纤维坩埚分离并取出。在本发明中，给出的优选实施例为坩埚模具2括两个半模和连接扣件。

本发明还提供了一种坩埚用连续碳纤维成型方法，该方法使用了上述一种坩埚用连续碳纤维成型设备，成型方法包括以下步骤：

（1）坩埚模具2向下移动，下压并向外拉出最上层绕线装置的第一碳纤维线24，带动最上层绕线装置绕基座1的中心转动，进而将第一碳纤维线24以第一方向编制在坩埚模具2的外表面；编制的过程中，当坩埚模具2的直径增大，使得压线装置向下移动并压迫第一碳纤维线24沿传动柱12的锥形面向下运动，第一碳纤维线24加速绕制，同时压线装置向下移动预设位置，压迫拔销线110，第二碳纤维线106随第一碳纤维线24一同编制，提高编制密度，形成第一编制层；

（2）坩埚模具2继续向下运动，接触第二层绕线装置，第一层绕线装置的传动轴13驱动第二层绕线装置同速反向转动，进而先将第二层绕线装置的第一碳纤维线24以与第一方向相反的第二方向编制在坩埚模具2及第一编制层的外表面，后将第一碳纤维线24和第二碳纤维线106以与第一方向相反的第二方向编制在坩埚模具2及第一编制层的外表面，形成第二编制层；

（3）坩埚模具2继续向下运动，接触第三层的绕线装置，第三层绕线装置与第二层绕线装置同速反向转动，进而在坩埚模具2和第二编制层的外表面形成第三编编织层；以此交替，使得每相邻两层绕线装置同速反向转动，在坩埚模具2的外表面形成多层编制层。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种坩埚用连续碳纤维成型设备，用于在向下移动的坩埚模具上编制碳纤维坩埚，其特征在于：包括竖直设置且内部中空的基座，所述基座的内部上下间隔设置有多层绕线装置，所述绕线装置包括：

支撑盘，其可转动地设置于所述基座，所述支撑盘上沿其圆周方向安装有若干第一线盘；

若干传动轴，其沿竖直方向延伸，且其位于相应所述第一线盘的内侧并转动安装于所述支撑盘，所述传动轴上套设有传动柱，所述传动柱的外周壁面的部分或全部为上宽下窄的锥形面；

若干拉线轮组件，其通过伸缩装置沿支撑盘的径向方向可移动地安装于所述支撑盘，并位于所述基座的中部；所述拉线轮组件包括主绕线轮、辅助绕线轮和连接柱，所述主绕线轮与所述连接柱转动连接，所述辅助绕线轮通过固定销与所述连接柱相连接；所述伸缩装置包括固定部件和移动部件，所述连接柱与所述移动部件连接，且所述移动部件上设置有连接所述固定销的拔销线，所述移动部件上设置有第二线盘；所述第一线盘上的第一碳纤维线在相应所述传动柱的锥形面上缠绕，后在所述主绕线轮缠绕，后汇聚于所述基座的中心并连接；所述第二线盘上的第二碳纤维线在所述辅助绕线轮上缠绕，后搭接在相应第一碳纤维线上；

压线组件，其一端可上下移动地安装于所述固定部件的内端，并位于所述第一碳纤维线和所述拔销线的上方，所述压线组件的另一端延伸至所述传动柱处并位于所述第一碳纤维线的上方；所述压线组件通过第一传动机构与所述移动部件传动连接；

坩埚模具沿所述基座的中心向下移动，推动所述拉线轮组件向外扩张运动，并向下挤压所述第一碳纤维线，以通过第一碳纤维线带动所述主绕线轮绕所述连接柱轴线转动，并将所述第一碳纤维线从所述第一线盘拉出，所述第一碳纤维线被拉出的同时带动所述传动轴转动；且

最上层的绕线装置的所述传动轴通过第二传动机构与所述基座传动连接，以带动所述支撑盘和所述拉线轮组件绕所述基座的中心转动，进而使得所述碳纤维线从下至上且以第一方向编制在所述坩埚模具的外周壁面；所述拉线轮组件向外扩张运动并推动所述移动部件向外移动，所述移动部件通过所述第一传动机构带动所述压线组件向下运动，进而压迫所述第一碳纤维线沿所述传动柱的锥形面下移，以在坩埚模具匀速向下移动时提高所述传动柱的转速，进而提高在坩埚模具上沿坩埚模具周向的缠绕速度，同时压线组件向下运动压迫所述拔销线，以在向下移动到预设位置后使拔销线将所述固定销拉出辅助绕线轮，以允许所述辅助绕线轮转动，进而使所述第二碳纤维线随所述第一碳纤维线一同绕设在所述坩埚模具的外周壁面。

2.根据权利要求1所述的一种坩埚用连续碳纤维成型设备，其特征在于：相邻两层的绕线装置中的支撑盘通过其上的锥齿盘与设置于两个锥齿盘之间的行星锥齿轮相连接，所述行星锥齿轮通过行星架安装于所述基座，上层的绕线装置的所述传动轴通过换向装置作用于所述行星锥齿轮，并配置成在所述坩埚模具接触下层绕线装置中的拉线轮组件之前阻碍所述行星锥齿轮自转，以使下层的绕线装置和行星架随上层绕线装置同速同向转动；在所述坩埚模具接触下层绕线装置中的拉线轮组件时允许所述行星锥齿轮自转，同时使行星架停止转动以使下层的绕线装置随上层绕线装置同速反向转动，进而使位于下层的绕线装置中的第一碳纤维线或第一碳纤维线和第二碳纤维线从下至上且以与第一方向相反的第二方向编制在所述坩埚模具的外周壁面，以此交错编制。

3.根据权利要求1所述的一种坩埚用连续碳纤维成型设备，其特征在于：所述压线组件包括第一压线板和第二压线板，所述第一压线板和所述第二压线板通过水平延伸的连接板连接，所述第一压线板位于所述移动部件的上方，所述第二压线板延伸至所述传动柱的上方，以对所述第一碳纤维线进行压迫，第一压线板的一侧设置有第三压线板，用于压迫所述拔销线；

所述连接柱的内部沿其径向方向设置有弹性橡胶，所述固定销与所述弹性橡胶相连接，以便于所述固定销的复位。

4.根据权利要求3所述的一种坩埚用连续碳纤维成型设备，其特征在于：所述伸缩装置包括活塞筒和活塞杆，所述活塞筒为所述固定部件，所述活塞杆为所述移动部件；所述支撑盘上固定设置有竖直延伸的支撑筒，所述活塞筒水平连接在所述支撑筒朝向所述基座中心的一侧，所述活塞杆的一端插入所述活塞筒内，其另一端连接所述拉线轮组件；所述活塞筒内部设置有第一弹簧，所述第一弹簧顶压在所述支撑筒和所述活塞杆之间，以促使所述拉线轮组件复位；

所述第一传动机构包括第一齿条、第一传动齿轮、第二传动齿轮以及第二齿条，所述第一齿条设置在所述活塞杆的上表面，所述第二齿条设置在所述第一压线板的另一侧，所述第一传动齿轮和所述第二传动齿轮安装于所述活塞筒且其轴线均垂直于所述支撑盘的径向方向延伸，所述第一传动齿轮和所述第二齿条相啮合，所述第二传动齿轮设置有两个，且相互啮合后分别与所述第一齿条和所述第一传动齿轮相啮合，以在所述活塞杆向所述活塞筒内部移动时驱动所述第二齿条向下移动，进而带动所述压线组件向下移动。

5.根据权利要求1所述的一种坩埚用连续碳纤维成型设备，其特征在于：所述第二传动机构包括行星轮和传动齿圈，所述行星轮设置于最上层绕线装置的传动轴的上端，所述传动齿圈设置于所述基座的内壁，所述碳纤维线拉动所述最上层绕线装置的传动轴转动，并带动所述行星轮沿所述传动齿圈滚动，进而带动最上层绕线装置的支撑盘绕所述基座的中心转动。

6.根据权利要求2所述的一种坩埚用连续碳纤维成型设备，其特征在于：所述行星架设置于所述基座，所述行星架位于相邻两个所述绕线装置的支撑盘之间，所述行星锥齿轮通过水平延伸的行星轮轴安装于所述行星架；所述行星架的内部具有滑动腔，所述行星轮轴的内部设置有连通所述滑动腔的滑动孔，所述滑动腔和所述滑动孔的横截面为多边形；

所述换向装置包括滑动销和传动杆，所述传动杆连接在所述传动轴的下端，所述滑动销安装于所述滑动孔内并与传动杆配合连接阻碍所述行星锥齿轮自转，所述传动轴带动所述传动杆转动且通过第三传动机构带动滑动销向外移动，并使所述滑动销完全退出所述滑动孔运动到滑动腔内，以允许所述行星锥齿轮自转；

所述第三传动机构包括设置在所述传动杆末端的齿柱以及设置在滑动销一侧面的齿牙，所述齿柱和所述齿牙啮合。

7.根据权利要求6所述的一种坩埚用连续碳纤维成型设备，其特征在于：所述换向装置还包括快推装置，所述快推装置包括圆弧凸块和助力块，所述圆弧凸块设置于所述滑动销的上端面和下端面，所述助力块的顶面呈圆弧状且通过弹性垫设置于所述滑动腔的内周壁，当所述滑动销运动至所述圆弧凸块与所述助力块接触时，使所述圆弧凸块挤压所述助力块并压缩所述弹性垫，以越过助力块的顶点；当越过所述助力块的顶点时，所述弹性垫复位通过所述助力块推动所述圆弧凸块，进而使所述滑动销和所述传动杆加速脱离。

8.根据权利要求6所述的一种坩埚用连续碳纤维成型设备，其特征在于：所述基座上设置有复位装置，所述复位装置与所述换向装置相对应，在所述坩埚模具停止向下运动，并修剪多余碳纤维线并将编制完成的坩埚模具取出后，操作复位装置将换向装置复位；所述复位装置包括复位杆和第二弹簧，所述复位杆设置于所述基座的侧壁，以向内推动所述滑动销复位，所述第二弹簧套装于复位杆，并配置成促使所述复位杆复位。

9.根据权利要求1所述的一种坩埚用连续碳纤维成型设备，其特征在于：所述坩埚模具的外表面设置有凸起；所述坩埚模具包括多个模块和连接扣件，多个模块沿所述坩埚模具的周向均布，相邻两个模块之间间隔设置，且多个模块通过连接扣件连接。

10.使用权利要求1-9任意一项所述的一种坩埚用连续碳纤维成型设备的成型方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）所述坩埚模具向下移动，下压并向外拉出最上层绕线装置的第一碳纤维线，带动最上层绕线装置绕所述基座的中心转动，进而将第一碳纤维线以第一方向编制在所述坩埚模具的外表面；编制的过程中，当坩埚模具直径增大，使得压线装置向下移动并压迫所述第一碳纤维线沿所述传动柱的锥形面向下运动，第一碳纤维线加速绕制，同时压线装置向下移动预设位置，压迫所述拔销线，所述第二碳纤维线随第一碳纤维线一同编制，提高编制密度，形成第一编制层；

（2）所述坩埚模具继续向下运动，接触第二层绕线装置，第一层绕线装置的传动轴驱动所述第二层绕线装置同速反向转动，进而先将第二层绕线装置的第一碳纤维线以与第一方向相反的第二方向编制在所述坩埚模具及第一编制层的外表面，后将第一和第二碳纤维线同步编制在所述坩埚模具及第一编制层的外表面，形成第二编制层；

（3）所述坩埚模具继续向下运动，接触第三层的绕线装置，第三层绕线装置与所述第二层绕线装置同速反向转动，进而在所述坩埚模具和第二编制层的外表面形成第三编织层；以此交替，使得每相邻两层绕线装置同速反向转动，在坩埚模具的外表面形成多层编织层。

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