CN116728757B - 一种碳纤维复合管制备工装 - Google Patents

Abstract

本发明涉及碳纤维材料加工技术领域，具体是涉及一种碳纤维复合管制备工装，包括芯轴，还包括缠绕装置，缠绕装置包括移动座和引导组件，引导组件包括支架、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，压合机构包括两个压合辊轴，每个压合辊轴上均设有环形压槽，搓平机构包括两个搓平辊轴，张紧机构包括若干根张紧辊轴，过脂箱内设有两块吸脂棉，过脂箱的两侧分别设有进口和出口。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。

Description

一种碳纤维复合管制备工装

技术领域

本发明涉及碳纤维材料加工技术领域，具体是涉及一种碳纤维复合管制备工装。

背景技术

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。

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。

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：

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；

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。

发明内容

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。

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。

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。

进一步的，压扁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。

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。

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。

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。

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。

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。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

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；

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；

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。

附图说明

图1是实施例的立体结构示意图；

图2是实施例的引导组件的立体结构示意图；

图3是图2中A1所指局部放大示意图；

图4是图2中A2所指局部放大示意图；

图5是图2中A3所指局部放大示意图；

图6是图2中A4所指局部放大示意图；

图7是实施例的引导组件的俯视图；

图8是图7沿A-A线的剖视图；

图9是图8中A5所指局部放大示意图；

图10是图7沿B-B线的剖视图；

图11是图10中A6所指局部放大示意图；

图12是图7沿C-C线的剖视图；

图13是图7沿D-D线的剖视图。

图中标号为：1、芯轴；2、移动座；3、引导组件；4、过脂箱；5、压合辊轴；6、环形压槽；7、搓平辊轴；8、张紧辊轴；9、吸脂棉；10、进口；11、出口；12、圆筒；13、条板；14、柱形通槽；15、压扁辊轴；16、一号滑块；17、一号调节螺栓；18、固定套；19、一号内螺纹套；20、条形滑槽；21、条形通槽；22、螺纹杆；23、旋帽；24、固定杆；25、二号滑块；26、条形架；27、限位轮；28、压轮；29、一号滑套；30、环形凸缘；31、三号滑块；32、架杆；33、二号滑套；34、齿轮；35、齿条；36、弹簧；37、U形滑动板；38、凸轮；39、避让槽；40、一号伞齿；41、二号伞齿；42、一号同步轮；43、二号同步轮；44、同步带；45、校正辊轴；46、密封盖板；47、水平支板；48、二号调节螺栓；49、二号内螺纹套；50、圆形压板；51、条形支座；52、三爪卡盘；53、半环支座；54、电滑轨。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

参考图1至图13所示的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1，还包括用于向芯轴1上成圈缠绕碳纤维条的缠绕装置，缠绕装置包括移动座2和设于移动座2上的引导组件3，移动座2沿芯轴1的轴向往复位移，引导组件3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1，引导组件3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4，三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4，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5，每个压合辊轴5上均设有环形压槽6，三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6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7，两个搓平辊轴7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8，过脂箱4内设有两块上下并列分布的吸脂棉9，过脂箱4的两侧分别设有进口10和出口11，多层碳纤维条通过进口10进入过脂箱4后从两个吸脂棉9之间穿过，最终从出口11穿出并缠绕于芯轴1上。

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3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；

本装置所用碳纤维丝的数量为三股，三股碳纤维丝经过前序的放卷后先经过本装置中的压扁机构，通过压扁机构将每股碳纤维丝滚动压至呈扁状，以此便于后续将三股碳纤维丝压合成一股多层碳纤维条，并且呈扁平状的多层碳纤维条在缠绕于芯轴1上时更加的服帖；

三股碳纤维丝经过压扁机构后，相向抵触机构会将位于两侧的碳纤维条抵向位于中间的碳纤维条，以此使得三股碳纤维条在上下两个环形压槽6之间合股并被压合成一股多层碳纤维条；

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7会来回位移，以此将从两个搓平辊轴7之间穿过的多层碳纤维条搓平；

经过搓平后的多层碳纤维条会经过若干个交错分布的张紧辊轴8，此时从放卷后的三股碳纤维丝至缠绕于芯轴1上的整股多层碳纤维条均呈绷紧状态，以此防止多层碳纤维条出现松弛而影响前序的搓平和合股阶段；

多层碳纤维条在经过若干个张紧辊轴8后会穿过过脂箱4，此过程中，多层碳纤维条通过进口10进入过脂箱4后从两块吸脂棉9之间穿过，最终从出口11穿出并缠绕于芯轴1上，其中，两块吸脂棉9上均吸有聚合树脂，那么在多层碳纤维条穿过两块吸脂棉9之间时，多层碳纤维条的上下两面均会被均匀的涂上树脂，以此缠绕于芯轴1上的碳纤维条在加热能够固化，最终形成碳纤维管；

为了便于将芯轴1取下放入加热仓进行碳纤维的固化，那么芯轴1需要便于拆装，芯轴1具体的安装方式如下：芯轴1的下方设有条形支座51，条形支座51的一端设有三爪卡盘52，条形支座51的另一端设有半环支座53，三爪卡盘52用于夹持芯轴1的一端并带动芯轴1旋转，芯轴1的另一端搭设于半环支座53上，当需要将芯轴1取下时，控制三爪卡盘52松开芯轴1的一端即可；

移动座2的底部设有电滑轨54，当芯轴1旋转时，移动座2开始位移，且移动座2在沿芯轴1的轴向位移一定距离后会反向位移，并以此循环往复，最终从过脂箱4穿出的多层碳纤维条会逐圈缠绕于芯轴1上。

为了展现支架的具体结构，设置了如下特征：

支架包括圆筒12和两个沿圆筒12的圆周方向均匀分布的条板13，移动座2的上端开设有柱形通槽14，圆筒12转动于柱形通槽14内，圆筒12的轴向垂直于芯轴1的轴向，每个条板13均呈竖直，且每个条板13的长度方向均与圆筒12的轴向平行，每个条板13的一端均与圆筒12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4均设于两个条板13之间。

移动座2上设有用于驱动圆筒12缓速旋转一定角度的驱动件（未在图中示出），当移动座2从芯轴1的一端朝向另一端位移的过程中，圆筒12会被驱动件驱动朝着移动座2的位移方向旋转一定的角度，以此使得从引导组件3穿出的多层碳纤维条呈微微倾斜的状态贴合于芯轴1上，进一步的确保多层碳纤维条在缠绕时能够紧贴于芯轴1上。

为了展现压扁机构的具体结构，设置了如下特征：

压扁机构包括两个上下并列平行的压扁辊轴15，每个压扁辊轴15均位于两个条板13之间，位于下方的压扁辊轴15的两端分别与两个条板13相轴接，位于上方的压扁辊轴15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16、一号调节螺栓17、固定套18和一号内螺纹套19，每个条板13外侧的侧壁上均向内开设有竖直向上的条形滑槽20，每个条板13上均设有与条形滑槽20相连通且呈竖直的条形通槽21，一号滑块16滑动于对应的条形滑槽20内，位于上方的压扁辊轴15的两个端部分别穿过两个条形通槽21后与两个一号滑块16相轴接，固定套18呈竖直固定设于条形滑槽20的上端，一号调节螺栓17呈竖直转动设于固定套18内，一号内螺纹套19固定设于一号滑块16的顶部，一号调节螺栓17的下端向下旋设于一号内螺纹套19内。

通过两个升降调节机构来带动位于上方的压扁辊轴15的两端上下位移，以此来调节两个压扁辊轴15的间距，确保经穿过两个压扁辊轴15之间的每股碳纤维丝能够被压至扁状；

对两个压扁辊轴15的间距进行调节时，同步转动两个一号调节螺栓17，此时每个一号调节螺栓17均会在固定套18内旋转，与此同时每个一号调节螺栓17的下端均会在一号内螺纹套19内旋转，由于一号内螺纹套19与一号滑块16固定相连，以此一号滑块16会被一号内螺纹套19带动沿一号调节螺栓17的轴向在对应条形滑槽20内向下滑动，最终通过两个一号滑块16的向下滑动来带动位于上方的压扁辊轴15向下将三股碳纤维丝与位于下方的压扁辊轴15相压紧，从而穿过两个压扁辊轴15的每股碳纤维丝会被压至扁状。

为了展现相向抵触机构的具体结构，设置了如下特征：

两个条板13之间转动设有一根呈水平的螺纹杆22，螺纹杆22的两端分别与两个条板13相轴接，螺纹杆22的其中一端从其中一个条板13穿出，并且螺纹杆22的穿出端上同轴成型有旋帽23，螺纹杆22上具有两段旋向相反的螺纹部，螺纹杆22的两侧均设有固定杆24，每个固定杆24均与螺纹杆22相平行，且每个固定杆24的两端分别与两个条板13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25、条形架26、限位轮27和压轮28，两个二号滑块25的中部设有分别与螺纹杆22上的两段螺纹部螺纹配合的螺纹通槽，每个二号滑块25的两侧均成型有一号滑套29，一号滑套29套设于对应的固定杆24上，条形架26呈竖直固定设于二号滑块25的顶部，限位轮27轴接于条形架26的下端，压轮28轴接于条形架26的上端，位于两侧的碳纤维条均从对应的限位轮27和压轮28之间穿过，限位轮27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30，压轮28用于向下将碳纤维条压平，防止碳纤维条被环形凸缘30抵触时发生褶皱。

当转动旋帽23时，螺纹杆22会旋转，此时每个二号滑块25均会沿螺纹杆22的轴向进行位移，由于螺纹杆22上具有两段旋向相反的螺纹部，以此两个二号滑块25会被螺纹杆22驱动相向或者背向位移，当两个二号滑块25相向位移时，每个二号滑块25上的限位轮27和压轮28均会朝向位于中间的碳纤维条位移，以此通过每个限位轮27上的环形凸缘30抵触位于一侧的碳纤维条的侧边，使得位于两侧的两股碳纤维条在驶向压合机构前逐渐朝向中间靠拢，与此同时位于上方的压轮28会始终将位于侧方的碳纤维条下压至与限位轮27相贴紧，以此防止环形凸缘30抵触碳纤维条的侧边时，碳纤维条被抵触段产生褶皱，位于中间的碳纤维条呈水平直接驶向压合机构，那么在压合的过程中，由于位于两侧的碳纤维条会朝向中间的碳纤维条靠拢，那么最终三股碳纤维条会合股成一股多层碳纤维条。

为了展现搓平辊轴7和压合辊轴5的安装方式以及两个搓平辊轴7如何将多层碳纤维条来回搓平具体设置了如下特征：

每个压合辊轴5均呈水平设于两个条板13之间，且每个压合辊轴5的两端分别与两个条板13相轴接，每个搓平辊轴7均呈水平设于两个条板13之间，每个搓平辊轴7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7的端部相轴接的三号滑块31和两个与对应的条板13相固连的架杆32，每个架杆32均与对应的搓平辊轴7相平行，且每个滑动连接件中的两个架杆32均位于对应搓平辊轴7的两侧，三号滑块31的两端均成型有二号滑套33，两个二号滑套33分别滑动于两个架杆32上，其中，两个搓平辊轴7同侧的一端之间设有换向传动件，换向传动件包括齿轮34和两个齿条35，两个齿条35均呈水平且两个齿条35分别与上下两个三号滑块31相固连，齿轮34转动设于两个齿条35之间，且每个齿条35均与齿轮34相啮合，两个搓平辊轴7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7沿其轴向进行往复位移。

当驱动机构带动位于上方的搓平辊轴7沿其轴向进行往复位移的过程中，位于上方的齿条35会被位于上方的搓平辊轴7带动进行水平位移，那么通过齿轮34的换向，位于下方的齿条35会进行反向的水平位移，以此两个搓平辊轴7会进行相向或者背向的位移，最终通过两个搓平辊轴7的来回的位移将穿过两个搓平辊轴7之间的多层碳纤维条搓平，并且每个搓平辊轴7均能够旋转，以此当复合碳纤维缠绕于芯轴1上时，两个搓平辊轴7均能够配合多层碳纤维条的位移进行转动。

为了展现驱动机构的具体结构，设置了如下特征：

靠近位于上方的搓平辊轴7其中一端的两个架杆32上均套设有弹簧36，每个弹簧36的两端均分别与对应的条板13和滑套相抵触，驱动机构包括U形滑动板37、凸轮38和同步传动件，U形滑动板37呈水平，其中一个条板13上设有供U形滑动板37穿出的避让槽39，U形滑动板37的曲面端通过避让槽39穿出于条板13外，U形滑动板37的另一端与靠近位于上方的搓平辊轴7其中一端的三号滑块31相固连，凸轮38转动设于其中一个条板13上，并且凸轮38的周面与U形滑动板37的曲面端相贴合，同步传动件包括一号伞齿40、二号伞齿41、一号同步轮42、二号同步轮43和同步带44，一号伞齿40与凸轮38同轴固连，一号伞齿40与凸轮38的轴向垂直于搓平辊轴7的轴向，二号伞齿41和一号同步轮42同轴轴接于对应的条板13上，二号伞齿41的轴向与搓平辊轴7的轴向相平行，一号伞齿40与二号伞齿41相啮合，二号同步轮43与其中一根压合辊轴5的端部同轴固连，同步带44将一号同步轮42和二号同步轮43传动相连。

当多层碳纤维条缠绕于芯轴1上时，穿过引导组件3的多层碳纤维条会处于持续朝向芯轴1位移的状态，因此压合机构中的两个压合辊轴5会被多层碳纤维条带动相向旋转，那么当其中一个压合辊轴5旋转时，通过一号同步轮42、二号同步轮43以及同步带44的传动作用，一号伞齿40会被驱动旋转，从而与一号伞齿40相啮合的二号伞齿41会带动凸轮38进行旋转，进而凸轮38旋转后会抵触U形滑动板37的曲面端，最终使得U形滑动板37带动位于上方的搓平辊轴7向内滑动，此过程中，设于位于上方的搓平辊轴7一端的三号滑块31会带动对应的两个二号滑套33分别压缩两个弹簧36，以此两个弹簧36均会因压缩产生弹力，那么在凸轮38持续旋转时，位于上方的搓平辊轴7会在被凸轮38抵触位移后再被两个弹簧36驱动复位，以此位于上方的搓平辊轴7会沿其轴向进行往复的短距位移。

为了展现每个张紧辊轴8的安装方式，以及确保经过若干个张紧辊轴8后的多层碳纤维条能够呈水平驶入过脂箱4内，具体设置了如下特征：

每根张紧辊轴8均呈水平设于两个条板13之间，每根张紧辊轴8的两端均分别与两个条板13相轴接，两个条板13之间转动设有两个上下并列平行的校正辊轴45，多层碳纤维条经过张紧机构后穿过两个校正辊轴45之间，然后呈水平进入过脂箱4内。

通过两个校正辊轴45对经过张紧机构的多层碳纤维条进行位置的校正，使得多层碳纤维条呈水平进入过脂箱4内，以此穿过脂箱4的多层碳纤维条的上下两面能够被均匀涂抹上树脂。

为了展现过脂箱4的具体结构，设置了如下特征：

过脂箱4固定设于两个条板13之间，过脂箱4的顶部为开口结构，且其开口结构上设有将两块吸脂棉9下压的密封盖板46，过脂箱4的顶部设有脂量压控机构，脂量压控机构包括水平支板47、二号调节螺栓48和二号内螺纹套49，水平支板47固定架设于过脂箱4的上方，且水平支板47横跨两个条板13，二号内螺纹套49呈竖直成型于水平支板47上，二号调节螺栓48呈竖直旋设于二号内螺纹套49内，二号调节螺栓48的下端向下朝向密封盖板46，二号调节螺栓48的底部成型有与密封盖板46的顶部相抵触的圆形压板50。

密封盖板46用于将两块吸脂棉9向下压紧，以此多层碳纤维条能够被上下两块吸脂棉9压紧，从而多层碳纤维条上能够被涂抹上树脂，当缠绕至芯轴1上的多层碳纤维条为最后一圈时，需要对当前多层碳纤维条上增加树脂量，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；

当需要增加涂抹至多层碳纤维条上的树脂量时，旋转二号调节螺栓48，使得二号调节螺栓48向下位移，此过程中圆形压板50会下压密封盖板46，从而密封盖板46会下压两块吸脂棉9，以此每块吸脂棉9在被压缩后会持续释放树脂，以此多层碳纤维条被涂抹的树脂量会增大。

工作原理：

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3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；

本装置所用碳纤维丝的数量为三股，三股碳纤维丝经过前序的放卷后先经过本装置中的压扁机构，通过压扁机构将每股碳纤维丝滚动压至呈扁状，以此便于后序将三股碳纤维丝压合成一股多层碳纤维条，并且呈扁平状的多层碳纤维条在缠绕于芯轴1上时更加的服帖；

三股碳纤维丝经过压扁机构后，相向抵触机构会将位于两侧的碳纤维条抵向位于中间的碳纤维条，以此使得三股碳纤维条在上下两个环形压槽6之间合股并被压合成一股多层碳纤维条；

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7会来回位移，以此将从两个搓平辊轴7之间穿过的多层碳纤维条搓平；

经过搓平后的多层碳纤维条会经过若干个交错分布的张紧辊轴8，此时从放卷后的三股碳纤维丝至缠绕于芯轴1上的整股多层碳纤维条均呈绷紧状态，以此防止多层碳纤维条出现松弛而影响前序的搓平和合股阶段；

多层碳纤维条在经过若干个张紧辊轴8后会穿过过脂箱4，此过程中，多层碳纤维条通过进口10进入过脂箱4后从两块吸脂棉9之间穿过，最终从出口11穿出并缠绕于芯轴1上，其中，两块吸脂棉9上均吸有聚合树脂，那么在多层碳纤维条穿过两块吸脂棉9之间时，多层碳纤维条的上下两面均会被均匀的涂上树脂，以此缠绕于芯轴1上的碳纤维条在加热能够固化，最终形成碳纤维管；

为了便于将芯轴1取下放入加热仓进行碳纤维的固化，那么芯轴1需要便于拆装，芯轴1具体的安装方式如下：芯轴1的下方设有条形支座51，条形支座51的一端设有三爪卡盘52，条形支座51的另一端设有半环支座53，三爪卡盘52用于夹持芯轴1的一端并带动芯轴1旋转，芯轴1的另一端搭设于半环支座53上，当需要将芯轴1取下时，控制三爪卡盘52松开芯轴1的一端即可；

移动座2的底部设有电滑轨54，当芯轴1旋转时，移动座2开始位移，且移动座2在沿芯轴1的轴向位移一定距离后会反向位移，并以此循环往复，最终从过脂箱4穿出的多层碳纤维条会逐圈缠绕于芯轴1上。

以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一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（1），其特征在于，还包括用于向芯轴（1）上成圈缠绕碳纤维条的缠绕装置，缠绕装置包括移动座（2）和设于移动座（2）上的引导组件（3），移动座（2）沿芯轴（1）的轴向往复位移，引导组件（3）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（1），引导组件（3）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（4），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（4），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（5），每个压合辊轴（5）上均设有环形压槽（6），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（6）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（7），两个搓平辊轴（7）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（8），过脂箱（4）内设有两块上下并列分布的吸脂棉（9），过脂箱（4）的两侧分别设有进口（10）和出口（11），多层碳纤维条通过进口（10）进入过脂箱（4）后从两个吸脂棉（9）之间穿过，最终从出口（11）穿出并缠绕于芯轴（1）上；

支架包括圆筒（12）和两个沿圆筒（12）的圆周方向均匀分布的条板（13），移动座（2）的上端开设有柱形通槽（14），圆筒（12）转动于柱形通槽（14）内，圆筒（12）的轴向垂直于芯轴（1）的轴向，每个条板（13）均呈竖直，且每个条板（13）的长度方向均与圆筒（12）的轴向平行，每个条板（13）的一端均与圆筒（12）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（4）均设于两个条板（13）之间；

两个条板（13）之间转动设有一根呈水平的螺纹杆（22），螺纹杆（22）的两端分别与两个条板（13）相轴接，螺纹杆（22）的其中一端从其中一个条板（13）穿出，并且螺纹杆（22）的穿出端上同轴成型有旋帽（23），螺纹杆（22）上具有两段旋向相反的螺纹部，螺纹杆（22）的两侧均设有固定杆（24），每个固定杆（24）均与螺纹杆（22）相平行，且每个固定杆（24）的两端分别与两个条板（13）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（25）、条形架（26）、限位轮（27）和压轮（28），两个二号滑块（25）的中部设有分别与螺纹杆（22）上的两段螺纹部螺纹配合的螺纹通槽，每个二号滑块（25）的两侧均成型有一号滑套（29），一号滑套（29）套设于对应的固定杆（24）上，条形架（26）呈竖直固定设于二号滑块（25）的顶部，限位轮（27）轴接于条形架（26）的下端，压轮（28）轴接于条形架（26）的上端，位于两侧的碳纤维条均从对应的限位轮（27）和压轮（28）之间穿过，限位轮（27）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（30），压轮（28）用于向下将碳纤维条压平，防止碳纤维条被环形凸缘（30）抵触时发生褶皱。

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合管制备工装，其特征在于，压扁机构包括两个上下并列平行的压扁辊轴（15），每个压扁辊轴（15）均位于两个条板（13）之间，位于下方的压扁辊轴（15）的两端分别与两个条板（13）相轴接，位于上方的压扁辊轴（15）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（16）、一号调节螺栓（17）、固定套（18）和一号内螺纹套（19），每个条板（13）外侧的侧壁上均向内开设有竖直向上的条形滑槽（20），每个条板（13）上均设有与条形滑槽（20）相连通且呈竖直的条形通槽（21），一号滑块（16）滑动于对应的条形滑槽（20）内，位于上方的压扁辊轴（15）的两个端部分别穿过两个条形通槽（21）后与两个一号滑块（16）相轴接，固定套（18）呈竖直固定设于条形滑槽（20）的上端，一号调节螺栓（17）呈竖直转动设于固定套（18）内，一号内螺纹套（19）固定设于一号滑块（16）的顶部，一号调节螺栓（17）的下端向下旋设于一号内螺纹套（19）内。

3.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合管制备工装，其特征在于，每个压合辊轴（5）均呈水平设于两个条板（13）之间，且每个压合辊轴（5）的两端分别与两个条板（13）相轴接，每个搓平辊轴（7）均呈水平设于两个条板（13）之间，每个搓平辊轴（7）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（7）的端部相轴接的三号滑块（31）和两个与对应的条板（13）相固连的架杆（32），每个架杆（32）均与对应的搓平辊轴（7）相平行，且每个滑动连接件中的两个架杆（32）均位于对应搓平辊轴（7）的两侧，三号滑块（31）的两端均成型有二号滑套（33），两个二号滑套（33）分别滑动于两个架杆（32）上，其中，两个搓平辊轴（7）同侧的一端之间设有换向传动件，换向传动件包括齿轮（34）和两个齿条（35），两个齿条（35）均呈水平且两个齿条（35）分别与上下两个三号滑块（31）相固连，齿轮（34）转动设于两个齿条（35）之间，且每个齿条（35）均与齿轮（34）相啮合，两个搓平辊轴（7）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（7）沿其轴向进行往复位移。

4.根据权利要求3所述的一种碳纤维复合管制备工装，其特征在于，靠近位于上方的搓平辊轴（7）其中一端的两个架杆（32）上均套设有弹簧（36），每个弹簧（36）的两端均分别与对应的条板（13）和滑套相抵触，驱动机构包括U形滑动板（37）、凸轮（38）和同步传动件，U形滑动板（37）呈水平，其中一个条板（13）上设有供U形滑动板（37）穿出的避让槽（39），U形滑动板（37）的曲面端通过避让槽（39）穿出于条板（13）外，U形滑动板（37）的另一端与靠近位于上方的搓平辊轴（7）其中一端的三号滑块（31）相固连，凸轮（38）转动设于其中一个条板（13）上，并且凸轮（38）的周面与U形滑动板（37）的曲面端相贴合，同步传动件包括一号伞齿（40）、二号伞齿（41）、一号同步轮（42）、二号同步轮（43）和同步带（44），一号伞齿（40）与凸轮（38）同轴固连，一号伞齿（40）与凸轮（38）的轴向垂直于搓平辊轴（7）的轴向，二号伞齿（41）和一号同步轮（42）同轴轴接于对应的条板（13）上，二号伞齿（41）的轴向与搓平辊轴（7）的轴向相平行，一号伞齿（40）与二号伞齿（41）相啮合，二号同步轮（43）与其中一根压合辊轴（5）的端部同轴固连，同步带（44）将一号同步轮（42）和二号同步轮（43）传动相连。

5.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合管制备工装，其特征在于，每根张紧辊轴（8）均呈水平设于两个条板（13）之间，每根张紧辊轴（8）的两端均分别与两个条板（13）相轴接，两个条板（13）之间转动设有两个上下并列平行的校正辊轴（45），多层碳纤维条经过张紧机构后穿过两个校正辊轴（45）之间，然后呈水平进入过脂箱（4）内。

6.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合管制备工装，其特征在于，过脂箱（4）固定设于两个条板（13）之间，过脂箱（4）的顶部为开口结构，且其开口结构上设有将两块吸脂棉（9）下压的密封盖板（46），过脂箱（4）的顶部设有脂量压控机构，脂量压控机构包括水平支板（47）、二号调节螺栓（48）和二号内螺纹套（49），水平支板（47）固定架设于过脂箱（4）的上方，且水平支板（47）横跨两个条板（13），二号内螺纹套（49）呈竖直成型于水平支板（47）上，二号调节螺栓（48）呈竖直旋设于二号内螺纹套（49）内，二号调节螺栓（48）的下端向下朝向密封盖板（46），二号调节螺栓（48）的底部成型有与密封盖板（46）的顶部相抵触的圆形压板（50）。