CN113942139B - 一种搅滤一体直接制备短纤维预制体的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种搅滤一体直接制备短纤维预制体的装置及方法，属于短纤维预制体技术领域；包括搅拌分散模块、负压抽滤瞬时成形模块、异形件模具成形模块和循环回流模块；负压抽滤瞬时成形模块位于底部，通过真空泵控制阀对下储水腔抽真空提供负压；搅拌分散模块位于负压抽滤瞬时成形模块上方，搅拌电机控制搅拌头搅拌搅拌桶内的混合溶液；异形件模具成形模块放置于搅拌桶内、过滤网上，底部开口与过滤网连通；循环回流模块的循环泵通过回流管将储水腔内的水注入搅拌桶内，提供循环水流。本发明成形装置，实现了短切碳纤维异形件预制体的快速连续制备，保证了异形件预制体内部纤维分散均匀性，消除了表面凹坑和内部气孔缺陷，体积分数可高达20％。

Description

一种搅滤一体直接制备短纤维预制体的装置及方法

技术领域

本发明属于短纤维预制体技术领域，具体涉及一种搅滤一体直接制备短纤维预制体的装置及方法。

背景技术

短切碳纤维是由碳纤维长丝短切而成，一般短切纤维长度小于10mm，具有高强度、高模量、硬度、尺寸稳定性以及性能各向同性的特点。其复合材料在航空航天、国防武器装备等领域有着重要的应用，同时也可利用其成本低廉优势(不足连续纤维的1/5)在汽车、电子和民用领域进行推广。采用压力浸渗法制备短切碳纤维增强复合材料时，预制体表面凹坑、内部气孔、骨架强度、纤维分布均匀性和制备工艺等均对复合材料性能有着重要影响，预制体的良好制备是复合材料能够应用的基础与关键环节。

湿法成形是短纤维预制体成形的常用方法。目前，湿法成形是将短纤维的水溶液通过搅拌装置使纤维分散，然后倒入成形装置用压力排水的方式进行预制体制备。由于采用搅拌和成形两个独立装置进行分步成形，在搅拌浆料转移过程中因水与纤维密度差异较明显，纤维易出现下沉现象，故成形预制体的纤维均匀性无法保证，下层密度大，上层小。另外，湿法成形目前常用于圆柱状的预制体制备，对于制备异形件预制体会出现新问题：(1)外观质量控制难度较大，尤其在异形件曲率发生突变处，极易形成表面凹坑现象或内部气孔缺陷；(2)形状特征复杂，沿Z轴高度方向上的尺寸波动大，易出现回弹问题；(3)受形状特征和尺寸较大的影响，脱模较为困难，异形件预制体易溃烂且难以实现连续制备。

经文献检索发现，中国专利申请号：201310376789.6，发明名称：“制备三氧化二铝短纤维预制体的装置和方法”，该方法针对纤维预制体易回弹和制备周期长的问题，提出采用真空方式去除多余添加剂及水分方法，虽然依旧是搅拌与成形分步式的制备，但能有效抑的制预制体开裂，实现预制体的快速制取，缩短了制备周期。该方法适用于含有粘结剂的Al₂O₃纤维预制体的制备，但对于短切碳纤维预制体的湿法成形过程而言，为消除粘结剂等杂质影响复合材料性能，通常不加入任何粘结剂。同时该专利发明的成形方法仅适用于圆饼状预制体的成形。

综上，目前短纤维预制体制备形状基本停留在圆饼、圆柱状阶段，对于异形件制备需进一步考虑复杂形状特征引起的纤维易分布不均匀、表面质量难保证、内部易出现气孔和高度方向的分层开裂问题，制备难度得到大幅升级；同时异形件预制体制备完成后的顺利脱模(防止溃烂)又是一个极具挑战的任务。因此，本发明改变传统分步式的预制体制备方式，设计一种新型的将搅拌与成形相结合且能顺利脱模的短纤维预制体一体化制备的装置和方法。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种搅滤一体直接制备短纤维预制体的装置及方法，克服了现有短纤维预制体成形采用传统的分步式操作，需将纤维浆料从搅拌装置转移至成形装置，制备周期长、效率低，同时转移过程中纤维分布均匀性难保证问题。另外，目前短纤维预制体制备基本停留在圆饼、圆柱状阶段。本发明将搅拌分散、负压抽滤瞬时成形、快速脱模三个步骤集合在一个装置上进行，实现了短纤维(纤维长度300μm-1mm)异形件预制体的快速制备和脱模，同时保证了预制体内部纤维分散的均匀性，消除了预制体表面凹坑残留和内部气孔缺陷，且使预制体具有一定的强度。

本发明的技术方案是：一种搅滤一体直接制备短纤维预制体的装置，其特征在于：包括搅拌分散模块、负压抽滤瞬时成形模块、异形件模具成形模块和循环回流模块；

所述负压抽滤瞬时成形模块位于整个装置的下方，包括抽滤模块支架11、真空泵12、真空泵控制阀13、电磁阀14和储水腔；所述储水腔设置于抽滤模块支架11内，包括上储水腔15和下储水腔9，上储水腔15位于下储水腔9上方，并通过电磁阀14与下储水腔9连通或隔开；上储水腔15顶部开有通孔，与抽滤模块支架11顶部通孔相对并连通；真空泵12通过真空泵控制阀13与下储水腔9连接，通过真空泵控制阀13对下储水腔9进行抽真空提供负压；

所述搅拌分散模块位于负压抽滤瞬时成形模块上方，包括搅拌电机1、搅拌支撑架2、搅拌桶5、搅拌头6、过滤网8和翻转板19；搅拌桶5为两端开口的筒状结构，其底端密封固定于抽滤模块支架11顶部通孔外缘，将搅拌桶5与上储水腔15连通，并在连通处设置过滤网8；搅拌电机1通过搅拌支撑架2安装于搅拌桶5正上方，搅拌头6上端同轴固定于搅拌电机1的输出轴，下端伸入搅拌桶5内，用于搅拌搅拌桶5内的混合溶液；翻转板19密封安装于搅拌桶5的内部，将搅拌桶5内部空间分隔为搅拌区和异形件模具区；

所述异形件模具成形模块放置于搅拌桶5内、过滤网8上，底部开口与过滤网8连通，浇注口位于上方；

所述循环回流模块包括循环泵电机10和回流管3，循环泵电机10通过回流管3将所述储水腔内的水注入搅拌桶5内，形成循环水流。

本发明的进一步技术方案是：所述搅拌分散模块还包括密封圈16和螺栓压紧机构17，螺栓压紧机构17为沿周向固定于搅拌桶5外壁的多个凸块，螺栓穿过凸块上的通孔与抽滤模块支架11顶面上的螺纹孔配合安装，并与设置于搅拌桶5底部的密封圈16配合，将搅拌桶5和过滤网8压紧固定于抽滤模块支架11的顶部通孔的上端面，防止液体侧漏。

本发明的进一步技术方案是：所述搅拌桶5还包括挡板4，挡板4为沿周向设置于搅拌桶5上方内壁的环形凸起，用于防止搅拌时的液体飞溅，并对液体有引流导向作用。

本发明的进一步技术方案是：所述翻转板19为外周型面与搅拌桶5内壁型面一致的板状结构，通过密封圈安装于搅拌桶5内壁上；翻转把手穿过搅拌桶5的桶壁固定于翻转板19的周面上，通过转动翻转把手实现翻转板19角度的控制；当翻转板19与水平面成0°时，搅拌区和异形件模具区被隔离为两个独立区域；当翻转板19与水平面成90°时，搅拌区和异形件模具区连通。

本发明的进一步技术方案是：所述过滤网8目数选择为400-800目。

本发明的进一步技术方案是：所述异形件模具成形模块包括异形件模具18和密封连接圈7，异形件模具18外周面与搅拌桶5内壁型面一致，并通过密封连接圈7过盈配合。

本发明的进一步技术方案是：所述异形件模具18包括结构相同、且对称设置的再分离模具的左部18-1和再分离模具的右部18-2，再分离模具的左部18-1和再分离模具的右部18-2的上、下端外周面分别通过第一密封连接圈7-1和第二密封连接圈7-2禁锢并合成为一体；再分离模具的左部18-1的顶面为倾斜面，与水平面的夹角为30°～60°，使得异形件模具18顶部成V型，浇注口位于V型底部，保证短纤维沿倾斜面完全滑落至模具型腔内部，防止短纤维残留在异形件模具18顶表面。

本发明的进一步技术方案是：所述异形件模具18内的型腔为异形结构，含有曲面或斜面特征形状。

一种采用搅滤一体直接制备短纤维预制体的装置制备短纤维异形件预制体的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将400-800目的过滤网8固定于搅拌桶5底部，异形件模具18放入搅拌桶5内部，然后将搅拌桶5底部通过密封圈密封固定于抽滤模块支架11上，同时关闭电磁阀14，翻转板19调至90°；

步骤2：开启循环泵电机10，将水加入到搅拌桶5中；首先水流将穿过90°工位的翻转板19和过滤网8充满上储水腔15和异形件模具18的型腔，接着将翻转板19调至0°工位，然后继续加入水使搅拌桶5中翻转板19以上区域的储水量为待制备异形件20体积的100至120倍，随后关闭循环泵电机10；然后，将短纤维加入搅拌桶5中，所述短纤维的质量为异形件体积×纤维密度×20％；最后加入分散剂，所述分散剂的体积分数为水溶液的0.4％；

步骤3：开启搅拌电机1，转动3-5分钟，转速为800～2000r/min；同时，开启真空泵12通过真空泵控制阀13使下储水腔9的负压压力控制在-0.06至-0.05Mpa左右；

步骤4：搅拌完成，关闭搅拌电机1和真空泵12，立刻将翻转板19调至90°工位，紧接着开启电磁阀14，由于下储水腔9负压作用使含有纤维的浆料从浇注口进入模具型腔后瞬间通过过滤网8，水和分散剂被过滤后留下短纤维在异形模具18中成型；既保证了纤维预制体的表面质量减少凹坑出现的概率，同时还去除了搅拌浆料倒入成形装置的转移过程，瞬间定型保证了预制体纤维分布的均匀性；

步骤5：继续开启真空泵12，抽滤2-3分钟，让水分充分蒸发，使得短纤维具有一定的强度，有利于脱模，不易溃烂；

步骤6：关闭真空泵12，将搅拌桶5的固定件拆卸，从搅拌桶5中取出异形模具18，然后分别去掉模具上的密封连接圈7-1和7-2；最后去除再分离模具的左部18-1和再分离模具的右部18-2，将异形件预制体完全取出。

本发明的进一步技术方案是：在步骤6完成后，重复步骤1～步骤6实现连续制备。

有益效果

本发明的有益效果在于：

(1)本发明的短纤维异形件预制体成形装置，实现了短切碳纤维异形件预制体的快速连续制备，保证了预制体内部纤维分散均匀性，同时所制备预制体的体积分数可高达20％。

(2)将搅拌分散、负压抽滤瞬时成形、快速脱模集合在一个装置上，提高了制备效率。搅拌完成后瞬时滤水，无需转移纤维浆料从而消除了转移过程中纤维和水密度差异引起的纤维下沉现象(异形件预制体底部的纤维较致密，上部纤维较为松散)，提高了纤维分布均匀性。采用传统的分步式装置和本发明的一体化成形装置，所制备的预制体如图3所示，可以发现本发明的装置有效抑制了预制体的分层现象，纤维分布的均匀性得到了良好保证。

(3)本发明实现了负压抽滤瞬时成形。依靠负压瞬间完成了预制体的定型，避免了气体在预制体表面残留和内部卷气行为，消除了气孔缺陷提高了表面预制体的质量，瞬间定型保证了预制体纤维分布的均匀性。对传统的重力滤水和采用负压抽滤方式所制备的异形件预制体进行观察，如图4所示，发现采用负压抽滤瞬时成形的异形件预制体表面基本不存在气孔，而采用传统的重力滤水方式所制备的预制体表面存在大量的气孔缺陷。

(4)本发明采用拼接式的模具成形模块。能够顺利成形出异形件预制体，同时合理的脱模结构设计，使预制体脱模时不宜碎裂。

(5)本发明的异形件模具上部为斜面设计，倾斜角度呈30°～60°，若角度小于30°短纤维将不能完全沿斜面滑落至模具型腔内部，会出现短纤维残留在异形件模具表面的情况；若角度大于60°将影响浇注的效果。过滤网的目数选择400～800目，若小于400目将导致短纤维漏掉无法成形，若高于800目会导致纤维塞实过滤孔，水分不能被滤除。

(6)本发明搅拌桶的上方设置有挡板，当搅拌头快速旋转时挡板能够防止液体飞溅，同时对液体有一定的引流导向作用，使短纤维充分的分散在液体中。

(7)采用此装置制备的预制体不含粘结剂等化学物质，这保证了预制体的纯度，为保证复材性能奠定了良好基础，且体积分数提高、杂质少。

附图说明

图1是本发明制备短纤维异形件预制体的装置示意图；

图2是短纤维异形件预制体脱模结构的示意图；

图3是短纤维预制体纤维分布均匀性对比图；

图4是短纤维异形件预制体气孔缺陷对比图；

附图标记说明：1-搅拌电机，2-搅拌支撑架，3-回流管，4-挡板，5-搅拌桶，6-搅拌头，7-密封连接圈，7-1-第一密封连接圈，7-2-第二密封连接圈，8-过滤网，9-下储水腔，10-循环泵电机，11-抽滤模块支架，12-真空泵，13-真空泵控制阀，14-电磁阀，15-上储水腔，16-密封圈，17-螺栓压紧机构，18-异形件模具，18-1-再分离模具的左部，18-2-再分离模具的右部，19-翻转板，20-异形件。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本实施例选用长度为300μm的T300短切碳纤维作为增强相，参照图1，本实施例的一种搅滤一体直接制备短纤维预制体的装置，包括搅拌分散模块、负压抽滤瞬时成形模块、异形件模具成形模块和循环回流模块。

所述负压抽滤瞬时成形模块具体包括：抽滤模块支架11、真空泵12、真空泵控制阀13、电磁阀14、储水腔；所述储水腔设置于抽滤模块支架11内，包括上储水腔15和下储水腔9，上储水腔15位于下储水腔9上方，并通过电磁阀14与下储水腔9连通或隔开；上储水腔15顶部开有通孔，与抽滤模块支架11顶部通孔相对并连通；真空泵12通过真空泵控制阀13与下储水腔9连接，通过真空泵控制阀13对下储水腔9进行抽真空提供负压；

所述搅拌分散模块包括：搅拌电机1、搅拌支撑架2、挡板4、搅拌桶5、搅拌头6、过滤网8、密封圈16、螺栓压紧机构17和翻转板19；搅拌桶5为两端开口的筒状结构，其底端通过密封圈16和螺栓压紧机构17密封固定于抽滤模块支架11顶部通孔外缘，将搅拌桶5与上储水腔15连通，并在连通处设置过滤网8，过滤网8目数选择为400-800目；搅拌电机1通过搅拌支撑架2安装于搅拌桶5正上方，搅拌头6上端同轴固定于搅拌电机1的输出轴，下端伸入搅拌桶5内，用于搅拌搅拌桶5内的混合溶液；搅拌桶5内设置有挡板4，挡板4为沿周向设置于搅拌桶5上方内壁的环形凸起，用于防止搅拌时的液体飞溅，并对液体有引流导向作用，使短纤维充分的分散在液体中；翻转板19密封安装于搅拌桶5的内部，将搅拌桶5内部空间分隔为搅拌区和异形件模具区；翻转板19为外周型面与搅拌桶5内壁型面一致的板状结构，通过密封圈安装于搅拌桶5内壁上；翻转把手穿过搅拌桶5的桶壁固定于翻转板19的周面上，通过转动翻转把手实现翻转板19角度的控制；当翻转板19与水平面成0°时，搅拌区和异形件模具区被隔离为两个独立区域；当翻转板19与水平面成90°时，搅拌区和异形件模具区连通。

所述螺栓压紧机构17为沿周向固定于搅拌桶5外壁的多个凸块，螺栓穿过凸块上的通孔与抽滤模块支架11顶面上的螺纹孔配合安装，并与设置于搅拌桶5底部的密封圈16配合，将搅拌桶5和过滤网8压紧固定于抽滤模块支架11的顶部通孔的上端面，防止液体侧漏。

所述的异形件模具成形模块具体包括：异形件模具18、密封连接圈7和异形件20；异形件模具18由对称设置的再分离模具的左部18-1和再分离模具的右部18-2两半拼接而成，中上部是V型斜面设计，斜面角度为30°～60°，角度在这个范围的设计是为了抽滤过程中短纤维能顺着斜面滑落至模具型腔内部，防止短纤维残留在异形件模具18表面；同时保证浇注时不对已搅拌分散纤维的均匀性带来干扰；密封连接圈7可将拼接后的模具固定为一个整体，异形件模具18外周面和搅拌桶内壁为过盈配合，能起到密封作用防止浆料侧漏；异形件20就是模具移除后根据型腔成形的异形件预制体。

所述的循环回流模块包括循环泵电机10和回流管3，循环泵电机10通过回流管3将所述储水腔内的水注入搅拌桶5内，形成循环水流。

所述异形件模具18内的型腔为异形结构，含有曲面或斜面特征形状。

采用一种搅滤一体直接制备短纤维预制体的装置制备短纤维异形件预制体的方法，具体步骤如下：

步骤1：按照上述装配关系装配完成后，将过滤网8放在搅拌桶底5部，异形件模具18放入搅拌桶5内部，螺栓压紧机构17压紧搅拌桶5，同时利用密封圈16做好密封，关闭电磁阀14，翻转板19调至90°；

步骤2：开启循环泵电机10，将水加入到搅拌桶5中，首先水流将穿过90°工位的翻转板19和过滤网8充满上储水腔15和异形件模具18的型腔，接着将翻转板19调至0°工位，然后继续加入水使搅拌桶5中翻转板19以上区域的储水量为异形件20体积的100至120倍，随后关闭循环泵电机10；接着加入短纤维到搅拌桶中，最后加入分散剂的体积分数为水溶液的0.4％。其中，加入短纤维的质量为：异形件体积×纤维密度×20％；

步骤3：开启搅拌电机1，转速控制在2000r/min，转动3-5分钟。同时，开启真空泵12通过真空泵控制阀13使下储水腔9的负压压力控制在-0.06至-0.05Mpa左右；

步骤4：搅拌完成，关闭搅拌电机1和真空泵12，立刻将翻转板19调至90°工位，紧接着开启电磁阀14，由于下储水腔9负压作用使含有纤维的浆料从浇注口进入模具型腔后瞬间通过过滤网8，水和分散剂被过滤后留下短纤维在模具18中成型，这样既保证了纤维预制体的表面质量减少凹坑出现的概率；同时又去除了搅拌浆料到成形装置的转移过程，瞬间定型保证了预制体纤维分布的均匀性；

步骤5：继续开启真空泵12，抽滤2-3分钟，让水分充分蒸发，使得纤维具有一定的强度，这样有利于脱模，不容易溃烂；

步骤6：关闭真空泵12，松开螺栓压紧机构17，从搅拌桶5中取出模具18，然后如图2所示，分别去掉模具上的密封连接圈7-1和7-2，再分离模具的左部18-1和右部18-2，经过此步骤异形件预制体被顺利的取出；

在步骤6完成后，重复步骤1～步骤6实现连续制备。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种搅滤一体直接制备短纤维预制体的装置，其特征在于：包括搅拌分散模块、负压抽滤瞬时成形模块、异形件模具成形模块和循环回流模块；

所述负压抽滤瞬时成形模块位于整个装置的下方，包括抽滤模块支架(11)、真空泵(12)、真空泵控制阀(13)、电磁阀(14)和储水腔；所述储水腔设置于抽滤模块支架(11)内，包括上储水腔(15)和下储水腔(9)，上储水腔(15)位于下储水腔(9)上方，并通过电磁阀(14)与下储水腔(9)连通或隔开；上储水腔(15)顶部开有通孔，与抽滤模块支架(11)顶部通孔相对并连通；真空泵(12)通过真空泵控制阀(13)与下储水腔(9)连接，通过真空泵控制阀(13)对下储水腔(9)进行抽真空提供负压；

所述搅拌分散模块位于负压抽滤瞬时成形模块上方，包括搅拌电机(1)、搅拌支撑架(2)、搅拌桶(5)、搅拌头(6)、过滤网(8)和翻转板(19)；搅拌桶(5)为两端开口的筒状结构，其底端密封固定于抽滤模块支架(11)顶部通孔外缘，将搅拌桶(5)与上储水腔(15)连通，并在连通处设置过滤网(8)；搅拌电机(1)通过搅拌支撑架(2)安装于搅拌桶(5)正上方，搅拌头(6)上端同轴固定于搅拌电机(1)的输出轴，下端伸入搅拌桶(5)内，用于搅拌搅拌桶(5)内的混合溶液；翻转板(19)密封安装于搅拌桶(5)的内部，将搅拌桶(5)内部空间分隔为搅拌区和异形件模具区；

所述翻转板(19)为外周型面与搅拌桶(5)内壁型面一致的板状结构，通过密封圈安装于搅拌桶(5)内壁上；翻转把手穿过搅拌桶(5)的桶壁固定于翻转板(19)的周面上，通过转动翻转把手实现翻转板(19)角度的控制；当翻转板(19)与水平面成0°时，搅拌区和异形件模具区被隔离为两个独立区域；当翻转板(19)与水平面成90°时，搅拌区和异形件模具区连通，搅拌区内浆料瞬时倾倒，在下储水腔(9)负压作用下含有纤维的浆料从浇注口进入模具型腔后瞬间通过过滤网(8)，水和分散剂被过滤后留下短纤维在模具(18)中瞬间成型，瞬间定型保证了预制体纤维分布的均匀性；

所述异形件模具成形模块放置于搅拌桶(5)内、过滤网(8)上，底部开口与过滤网(8)连通，浇注口位于上方；

所述循环回流模块包括循环泵电机(10)和回流管(3)，循环泵电机(10)通过回流管(3)将所述储水腔内的水注入搅拌桶(5)内，形成循环水流。

2.根据权利要求1所述搅滤一体直接制备短纤维预制体的装置，其特征在于：所述搅拌分散模块还包括密封圈(16)和螺栓压紧机构(17)，螺栓压紧机构(17)为沿周向固定于搅拌桶(5)外壁的多个凸块，螺栓穿过凸块上的通孔与抽滤模块支架(11)顶面上的螺纹孔配合安装，并与设置于搅拌桶(5)底部的密封圈(16)配合，将搅拌桶(5)和过滤网(8)压紧固定于抽滤模块支架(11)的顶部通孔的上端面，防止液体侧漏。

3.根据权利要求1所述搅滤一体直接制备短纤维预制体的装置，其特征在于：所述搅拌桶(5)还包括挡板(4)，挡板(4)为沿周向设置于搅拌桶(5)上方内壁的环形凸起，用于防止搅拌时的液体飞溅，并对液体有引流导向作用。

4.根据权利要求1所述搅滤一体直接制备短纤维预制体的装置，其特征在于：所述过滤网(8)目数选择为400-800目。

5.根据权利要求1所述搅滤一体直接制备短纤维预制体的装置，其特征在于：所述异形件模具成形模块包括异形件模具(18)和密封连接圈(7)，异形件模具(18)外周面与搅拌桶(5)内壁型面一致，并通过密封连接圈(7)过盈配合。

6.根据权利要求5所述搅滤一体直接制备短纤维预制体的装置，其特征在于：所述异形件模具(18)包括结构相同、且对称设置的再分离模具的左部(18-1)和再分离模具的右部(18-2)，再分离模具的左部(18-1)和再分离模具的右部(18-2)的上、下端外周面分别通过第一密封连接圈(7-1)和第二密封连接圈(7-2)禁锢并合成为一体；再分离模具的左部(18-1)的顶面为倾斜面，与水平面的夹角为30°～60°，使得异形件模具(18)顶部成V型，浇注口位于V型底部，保证短纤维沿倾斜面完全滑落至模具型腔内部，防止短纤维残留在异形件模具(18)顶表面。

7.根据权利要求5所述搅滤一体直接制备短纤维预制体的装置，其特征在于：所述异形件模具(18)内的型腔为异形结构，含有曲面或斜面特征形状。

8.一种采用权利要求1-7任一项所述搅滤一体直接制备短纤维预制体的装置制备短纤维异形件预制体的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将400-800目的过滤网(8)固定于搅拌桶(5)底部，异形件模具(18)放入搅拌桶(5)内部，然后将搅拌桶(5)底部通过密封圈密封固定于抽滤模块支架(11)上，同时关闭电磁阀(14)，翻转板(19)调至90°；

步骤2：开启循环泵电机(10)，将水加入到搅拌桶(5)中；首先水流将穿过90°工位的翻转板(19)和过滤网(8)充满上储水腔(15)和异形件模具(18)的型腔，接着将翻转板(19)调至0°工位，然后继续加入水使搅拌桶(5)中翻转板(19)以上区域的储水量为待制备异形件(20)体积的100至120倍，随后关闭循环泵电机(10)；然后，将短纤维加入搅拌桶(5)中，所述短纤维的质量为异形件体积×纤维密度×20％；最后加入分散剂，所述分散剂的体积分数为水溶液的0.4％；

步骤3：开启搅拌电机(1)，转动3-5分钟，转速为800～2000r/min；同时，开启真空泵(12)通过真空泵控制阀(13)使下储水腔(9)的负压压力控制在-0.06至-0.05Mpa左右；

步骤4：搅拌完成，关闭搅拌电机(1)和真空泵(12)，立刻将翻转板(19)调至90°工位，紧接着开启电磁阀(14)，由于下储水腔(9)负压作用使含有纤维的浆料从浇注口进入模具型腔后瞬间通过过滤网(8)，水和分散剂被过滤后留下短纤维在异形模具18中成型；既保证了纤维预制体的表面质量减少凹坑出现的概率，同时还去除了搅拌浆料倒入成形装置的转移过程，瞬间定型保证了预制体纤维分布的均匀性；

步骤5：继续开启真空泵(12)，抽滤2-3分钟，让水分充分蒸发，使得短纤维具有一定的强度，有利于脱模，不易溃烂；

步骤6：关闭真空泵(12)，将搅拌桶(5)的固定件拆卸，从搅拌桶(5)中取出异形模具18，然后分别去掉模具上的密封连接圈(7-1)和(7-2)；最后去除再分离模具的左部(18-1)和再分离模具的右部(18-2)，将异形件预制体完全取出。

9.根据权利要求8所述采用搅滤一体直接制备短纤维预制体的装置制备短纤维异形件预制体的方法，其特征在于：在步骤6完成后，重复步骤1～步骤6实现连续制备。