技术领域
[0001] 本发明属于碳纤维预制体生产领域，特别是涉及一种碳碳坩埚预制体的编铺刺自动化线。
相关背景技术
[0002] 碳碳坩埚预制体是以碳纤维为原料，通过编织、铺设、针刺等工艺使其成型；现有碳纤维预制体坩埚生产过程中，主要采用单束纱线缠绕进行编织，再铺设碳网胎并进行针刺而成，预制体结构强度较低，且生产过程需要在多个设备上进行，工艺效率低下、稳定性差。且该生产过程每一次编织或铺刺均需要移动轴芯的位置，不能满足不同厚度的坩埚预制体生产多层碳纤维编铺刺的需要。
具体实施方式
[0053] 以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
[0054] 请参阅图1至图7。须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
[0055] 以下各个实施例仅是为了举例说明。各个实施例之间，可以进行组合，其不仅仅限于以下单个实施例展现的内容。
[0056] 请参阅图1、图2、图3、图4、图5和图6，本发明提供一种碳碳坩埚预制体的编铺刺自动化线，包括三维编织机1和芯轴组件2，
[0057] 所述芯轴组件2包括安装管201、芯轴202和限位导向机构，所述芯轴202安装在所述安装管201外壁上，所述限位导向机构设置在所述安装管201内；
[0058] 芯轴牵引组件3，
[0059] 所述芯轴牵引组件3包括第一安装架301、第一支撑架302、牵引机构和第一支撑机构，所述第一安装架301和第一支撑架302分别设置在所述三维编织机1的两端，所述芯轴组件2安装在所述牵引机构上，用于对芯轴牵引组件3进行支撑的第一支撑机构安装在所述第一支撑架302上，所述牵引机构的一端安装在所述第一安装架301上，所述牵引机构的另一端穿过三维编织机1编织孔后搭放在所述第一支撑机构上；
[0060] 铺刺组件4，
[0061] 所述第一安装架301与三维编织机1之间以及三维编织机1与第一支撑架302之间均设置有铺刺组件4，所述铺刺组件4均包括第二安装架401，以及用于铺设网胎的网胎铺设机构，以及用于对铺设的网胎进行针刺的针刺机构，以及用于对芯轴牵引组件3进行支撑的第二支撑机构。
[0062] 在本实施例中，初始时刻将芯轴组件2固定到牵引机构上，牵引机构牵引芯轴202在三维编织机1与铺刺组件4之间来回移动；铺刺组件4将网胎铺设到芯轴202并进行针刺，三维编织机1在铺刺网胎后的坩埚预制体上进行编织。
[0063] 请参阅图1、图2和图4，所述限位导向机构包括用于对芯轴组件2进行导向的若干导向滚轮203，若干导向滚轮203沿所述安装管201的内侧圆周等角度阵列设置；
[0064] 所述安装管201的内壁上还安装有链条固定块204，所述安装管201通过链条固定块204与所述牵引机构连接。
[0065] 在本实施例中，芯轴202由两个对开的中空圆柱构成，安装时，将两个中空圆柱套在安装管201上，安装管201上安装的止转块205插入中空圆柱中间的止转槽中，在通过锁紧块206将芯轴202锁紧在安装管201上，并在锁紧块206一侧的中空圆柱上安装盖板207。
[0066] 请参阅图1、图2、图3、图4和图7，所述牵引机构包括第一电机303、主动轴304、链条305、轴芯导向板306、从动轴307、桥架板308、链轮309和第一安装板310；
[0067] 所述第一电机303安装在所述第一安装架301上，所述主动轴304转动安装在所述第一安装架301上，所述第一电机303的动力输出轴与主动轴304的一端连接；
[0068] 两个轴芯导向板306平行设置，两个轴芯导向板306的一端均通过桥架板308安装在所述第一安装架301上，两个轴芯导向板306的另一端均固结有第一安装板310，所述从动轴307的两端分别转动安装在两个第一安装板310上；
[0069] 所述主动轴304与从动轴307上均固结有链轮309，所述链条305套设在两个链轮309之间，所述链条305位于两个轴芯导向板306之间，所述芯轴组件2固接在所述链条305上，所述链条305带动芯轴组件2沿轴芯导向板306滑动。
[0070] 在本实施例中，安装管201与链条305固接，第一电机303驱动主动轴304转动，链条305牵引芯轴组件2沿轴芯导向板306滑动。
[0071] 在本实施例中，第一安装板310与轴芯导向板306之间还设置有张紧模块，第一安装板310上开设有腰形过孔，螺钉穿过腰形过孔将第一安装板310固定在轴芯导向板306上；轴芯导向板306上还安装有顶块315，第一安装板310上安装有垫块316，张紧螺钉317与顶块
315螺纹连接，张紧螺钉317的前端与顶块315抵触；当需要对链条309进行张紧时，拧松腰形过孔内的螺钉，拧动张紧螺钉317使其对链条309进行，张紧后拧紧腰形过孔内的螺钉。
[0072] 请参阅图1、图2和图4，所述第一支撑机构包括第一液压缸311、第一横杆312、第一U形支撑板313和第一导轨模块314；
[0073] 所述第一支撑架302两端均安装有沿竖直方向伸缩的第一液压缸311，所述第一液压缸311的伸缩端均固结有第一横杆312，所述第一横杆312上安装有用于对轴芯导向板306进行支撑的第一U形支撑板313；
[0074] 所述第一横杆312的侧壁与第一支撑架302的侧壁之间还设置有用于对第一横杆312竖直滑动进行导向的第一导轨组件314。
[0075] 请参阅图1、图2、图5和图6，所述网胎铺设机构包括网胎释放组件包括主夹持模块402、辅夹持模块403、网胎卷404和第二电机405；
[0076] 所述主夹持模块402与辅夹持模块403分别安装在所述第一安装架301顶部的两端，所述网胎卷404夹持在所述主夹持模块402与辅夹持模块403之间；
[0077] 所述第二电机405安装在所述第一安装架301的顶部，所述第二电机405通过同步带模块驱动主夹持模块402转动对网胎卷404进行收放。
[0078] 在本实施例中，网胎铺设时，第二电机405驱动主夹持模块402转动，网胎卷404释放网胎，通过拉动网胎卷404的自由端绕芯轴202缠绕一圈，并剪断网胎卷404的自由端，再通过工装拍紧芯轴202上的网胎，再对拍紧后的网胎进行针刺。本实施例中，网胎卷404自由端的拉动铺设、剪断、拍紧均可选用机械组件或人工实现，本申请不做限定。
[0079] 请参阅图5和图6，所述针刺机构包括第二安装板406、第三安装板407、回转支承408、转动环409、圆形过孔410、第三电机411、齿轮412和若干针刺模块；
[0080] 所述第二安装板406和第三安装板407分别安装在所述第二安装架401两端的侧壁上，所述回转支承408转动安装在所述第二安装板406上，所述转动环409转动安装在所述第三安装板407上，所述转动环409与回转支承408同轴线设置，所述第二安装板406和第三安装板407上均开设有圆形过孔410；
[0081] 若干针刺组件的两端分别安装在所述回转支承408与转动环409上，若干针刺组件沿所述回转支承408的圆周等角度阵列设置，若干针刺组件均通过伸缩对网胎进行针；
[0082] 所述第三电机411安装在所述第二安装板406上，所述齿轮412安装在第三电机411的动力输出轴上，所述齿轮412与回转支承408的齿圈啮合传动。
[0083] 请参阅图5和图6，所述针刺模块包括定板413、伸缩件414、升降板415、直线滑轨模块416、侧刺模块417、圆角针刺模块418和端面针刺模块419；
[0084] 所述定板413的两端分别安装在所述回转支承408与转动环409上，所述伸缩件414安装在所述定板413上，所述定板413与升降板415之间安装有多组直线滑轨模块416，所述伸缩件414的伸缩端与所述升降板415连接；
[0085] 用于对坩埚预制体的端面进行针刺的端面针刺模块419安装在所述升降板415上，所述端面针刺模块419两端的升降板415上均安装有用于对坩埚预制体的圆角和侧面进行针刺的圆角针刺模块418和侧刺模块417。
[0086] 在本实施例中，侧刺模块417、圆角针刺模块418和端面针刺模块419均包括气缸，以及安装在气缸前端的刺针，通过伸缩部件的伸缩对坩埚预制体上的网胎进行针刺，针刺模块的数量为3组，3组针刺组件沿回转支承408中心轴线旋转120°设置；伸缩件414与升降板415分别设置在定板413两侧的端面上，伸缩件504选用气缸或电缸。
[0087] 在本实施例中，完成网胎铺设后，针刺模块对坩埚网胎进行针刺，具体步骤为：
[0088] S4‑1：伸缩件414驱动升降板415下降进入待刺位；
[0089] S4‑2：侧刺模块417和端面针刺模块419先行针刺动作，完成后圆角针刺模块418进行针刺动作；
[0090] S4‑3：单次针刺完成后，第三电机411驱动回转支承408转动预定角度，带动针刺模块转动一定弧长后停止，进行下一次针刺；
[0091] S4‑4：重复步骤S4‑2—S4‑3；直到回转支承408旋转一圈。
[0092] 请参阅图1、图2和图3，所述第二支撑机构包括第二导轨组件420、第二液压缸421、第二横杆422和第二U形滑槽板423；
[0093] 所述第二安装板406、第三安装板407上均安装有沿竖直方向伸缩的第二液压缸421，所述第二液压缸421的伸缩端均固结有第二横杆422，所述第二横杆422上安装有用于对轴芯导向板306进行支撑的第二U形滑槽板423；
[0094] 所述第二横杆422的侧壁与第二安装板406、第三安装板407之间还设置有用于对第二横杆422竖直滑动进行导向的第二导轨组件420。
[0095] 在本实施例中，初始时刻，所有的第一U形支撑板313和第二U形滑槽板均对轴芯导向板306进行支撑，为方便描述，定义靠近第一支撑架302的第二安装架401为左侧安装架4011，定义靠近第一安装架301的第二安装架401为右侧安装架4012，坩埚预制体生产的具体步骤为：
[0096] S1：第一支撑架302左侧的第一横杆312下降，将芯轴组件2滑动设置轴芯导向板306上，并将芯轴组件2与链条305固接，芯轴组件2位于第一支撑架302中，第一支撑架302左侧的第一横杆312上升对轴芯导向板306进行支撑；
[0097] S2：第一支撑架302右侧的第一横杆312以及左侧安装架4011左侧的第二横杆422下降，牵引机构牵引芯轴组件2移动到左侧安装架4011中；
[0098] S3：第一支撑架302右侧的第一横杆312以及三维编织机1左侧的第二安装架401左侧的第二横杆422上升对轴芯导向板306进行支撑，铺刺组件先将网胎铺设到芯轴202上，再对铺设的网胎进行针刺；
[0099] S4：左侧安装架4011右侧的第二横杆422下降，牵引机构牵引芯轴组件2移动到三维编织机1中进行三维编织；
[0100] S5：三维编织完成后，右侧安装架4012左侧的第二横杆422下降，牵引机构牵引芯轴组件2移动到右侧安装架4012中，右侧安装架4012左侧的第二横杆422上升对轴芯导向板306进行支撑，右侧安装架4012上的铺刺组件进行铺刺作业；
[0101] S6：铺刺完成后，右侧安装架4012左侧的第二横杆422下降，牵引机构牵引芯轴组件2移动到三维编织机1中进行编织；
[0102] S7：编织完成后，左侧安装架4011右侧的第二横杆422下降，牵引机构牵引芯轴组件2移动到左侧安装架4011中，左侧安装架4011右侧的第二横杆422上升对轴芯导向板306进程支撑；左侧安装架4011上的针刺组件进行针刺；
[0103] S8：重复步骤S2‑S7，直到坩埚预制体的厚度到达预定厚度，芯轴组件2以及编织的坩埚预制体从第一支撑架302的左侧移出。
[0104] 请参阅图1、图3、图4、图5和图6，所述第一安装架301、第一支撑架302和第二安装架401的底端均安装有横向脚轮模块501和纵向脚轮模块502；
[0105] 所述三维编织机1两端的安装平台上均设置有横向滑槽503和纵向滑槽504，所述横向脚轮模块501可沿所述横向滑槽503滑动，所述纵向脚轮模块502可沿所述纵向滑槽504滑动。
[0106] 在本实施例中，由于产品多样化的需求，充分释放三维编织机1的产能，将自动化线的第一安装架301、第一支撑架302和两个第二安装架401设计成可移动拆卸的模块，通过固定板505将第一安装架301、第一支撑架302和两个第二安装架401固定在预定位置进行坩埚预制体的生产。当需要进行其他产品生产时，将牵引机构从第一安装架301上拆卸下来，拆除固定板505，通过横向脚轮模块501与横向滑槽503将第一安装架301和一个第二安装架401移动到一侧的纵向滑槽504中，将第一支撑架302和一个第二安装架401移动到另一侧的纵向滑槽504中，再将两侧的设备沿纵向滑槽504移动，将三维编织机1两侧的空间让开，便于其他设备的安装以及生产。当需要再次进行坩埚预制体生产时，将第一安装架301、第一支撑架302和两个第二安装架401再次移动到预定位置，通过固定板505固定后进行生产。
[0107] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
