高效任意角度连续纤维增强复合材料的装置和方法与流程

[0001]
本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及高效任意角度连续纤维增强复合材料的装置和方法。


背景技术：

[0002]
连续纤维增强复合材料是由连续纤维材料，如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等，与基体材料(陶瓷粉末等)经过缠绕、模压或拉挤等成型工艺而制成的复合材料。连续纤维分布状态、方式可被控制，其力学性能远优于短切纤维，但目前缺少高效、任意角度连续纤维增强复合材料的制备装置设计以及对纤维排布状态的方法设计；同时，为数不多的连续纤维增强复合材料的制备装置缺少自动切断纤维、实时预压、快速换模功能，导致材料制备精准度和制备效率不高。这些都极大地限制了综合力学性能优异的连续纤维增强复合材料被制备并广泛应用。


技术实现要素：

[0003]
本发明提供了高效任意角度连续纤维增强复合材料的装置和方法，能自动制备纤维角度、层数、含量可控的复合材料。
[0004]
为达到上述目的，本发明所述高效任意角度连续纤维增强复合材料的装置和方法，包括用于完成可控分丝的静电分丝装置，用于完成粉末铺设的铺粉装置和用于切断纤维、压实粉体的预压成型装置；
[0005]
静电分丝装置包括同轴设置的空心轴、分丝台、旋转台，旋转台固定在空心轴上方，分丝台固定在第一支撑板上，空心轴上下两端通过带座轴承与第一支撑板和第二支撑板连接；
[0006]
旋转台上开设有预压孔，预压孔两侧设置用于压紧纤维束的压紧装置；
[0007]
分丝台上固定有第三机架和第四机架，第三机架上通过弹簧安装有第一压板；第四机架通过弹簧安装有第二压板；
[0008]
第三机架和第四机架下方分别设置有第一导电块和第二导电块，第一导电块两侧均设置有第一电磁铁，第二导电块两侧均设置有第二电磁铁。
[0009]
进一步的，压紧装置包括机架，机架上螺纹连接有螺杆，螺杆的下端安装有压块。
[0010]
进一步的，预压成型装置包括偏心轮、偏心轮轴、推杆和快换式成型模具，偏心轮套设在偏心轮轴上，偏心轮轴由动力装置驱动，推杆和预压成型装置的快换凸模通过销连接。
[0011]
进一步的，快换式成型模具包括快换凸模和设置在空心轴内的第一套筒、垫板与凹模腔，凹模腔为一个空心轴，垫板包括上侧的圆柱体以及下侧的第二凸台，第二凸台外径小于空心轴的内径，圆柱体外径与凹模腔内径大小相同，两者形成的内腔中盛放复合材料预制品；垫板设置于第一套筒上端，过渡配合安装于第一套筒的凹槽内，凹模腔放置于空心轴内腔的第一凸台上，空心轴内腔与第一套筒外壁间隙配合。
[0012]
进一步的，偏心轮轴两端通过轴承分别安装于第一机架和第二机架上，第一机架和第二机架下端分别与第一导柱和第二导柱连接，第一导套上套有第一导套，第一导套可以在第一导套上滑动，第二导柱上套有第二导套，第二导套可以在第二导柱上滑动；第一导套和第二导柱上部均与第一连接板固定连接，第一连接板两侧设置第一圆环形挂钩和第二圆环形挂钩，第一机架和第二机架外侧设置第三圆环形挂钩和第四圆环形挂钩，第一圆环形挂钩和第三圆环形挂钩之间连接有第一拉簧；第二圆环形挂钩和第四圆环形挂钩之间连接有第二拉簧。
[0013]
进一步的，铺粉装置包括储粉箱和滚珠丝杠模组，储粉箱安装在滚珠丝杠模组上，储粉箱下端开设有出粉口，出粉口处安装有齿轮，储粉箱中安装有齿轮轴，齿轮轴上设置有齿轮，齿轮的齿顶圆与储粉箱内壁过渡配合，齿轮两侧面与储粉箱内壁紧密贴合，储粉箱后侧固定有刮板。
[0014]
进一步的，静电分丝装置安装在支撑件上，支撑件安装在第一导轨上。
[0015]
一种基于上述的装置的任意角度连续纤维增强复合材料制备方法，包括以下步骤：
[0016]
步骤1、向储粉箱内装入适量粉末；
[0017]
步骤2、使预压成型装置中的垫板移动至其上表面与旋转台上表面相距一层粉末厚度，且垫板上表面位于旋转台上表面下方；
[0018]
步骤3、使铺粉装置中的储粉箱移动至垫板一侧，且储粉箱中的齿轮下端与旋转台上表面相距1-2cm；
[0019]
步骤4、使储粉箱内粉末下落；与此同时，使储粉箱水平移动，使粉末被均匀铺洒在垫板与凹模腔形成的腔体中；
[0020]
步骤5、将第一纤维束a端水平放置于第一导电块上开设的第一凹槽内，b端水平放置于第二导电块上开设的第二凹槽内，给第一电磁铁通电，第一压板被第一电磁铁吸附，这时第一弹簧组拉伸，第一压板与第一导电块紧贴，进而将第一纤维束a端固定住；
[0021]
步骤6、给第一导电块与第一压板通电，这时第一导电块与第一压板之间形成高压静电场，第一纤维束b端在高压静电场的作用下分散开；
[0022]
步骤7、给第二电磁铁通电，第二压板被第二电磁铁吸附，带动第二弹簧组拉伸，第二压板与第二导电块紧贴，将第一纤维束b端固定住，进而切断第一导电块与第一压板电源；
[0023]
步骤8、切断第一电磁铁电源，给第二导电块与第二压板通电，第二导电块与第二压块之间形成高压静电场，第一纤维束a端在高压静电场的作用下分散开；
[0024]
步骤9、用压紧装置压紧单丝状态的第一纤维束a端和b端，使单丝状态的第一纤维束a端和b端均被固定住，接着切断第二电磁铁、第二导电块和第二压板电源；
[0025]
步骤10、使空心轴转动设定角度α，即对应第一纤维束相对于第一压板和第二压板旋转设定角度α；
[0026]
步骤11、将第二纤维束放置于第一导电块、第二导电块的凹槽内，重复步骤5～步骤8，再切断第二导电块与第二压板的电源；
[0027]
步骤12、给第一电磁铁通电，重复与步骤5中相同的动作，这时处于单丝状态的第二纤维束a端和b端均被固定住；
[0028]
步骤13、使静电分丝装置随之滑动至凹模腔与预压成型装置同轴位置；
[0029]
步骤14、使预压成型装置将纤维沿凹模腔内壁切断，同时将纤维与粉体压实；
[0030]
步骤15、重复与步骤2中相同的动作，使凹模腔内材料上表面与旋转台上表面相距近似一层粉末厚度，且材料上表面位于旋转台上表面下方；
[0031]
步骤16、重复步骤3～步骤15，直至达到比所需复合材料制备层数少一层；
[0032]
步骤17、依次重复步骤3、步骤4和步骤13；
[0033]
步骤18、将预压成型装置下压，完成最后一层粉体预压，得到复合材料预制品；
[0034]
步骤19、重复步骤2，使垫板上升，取出复合材料预制品，完成层内连续纤维增强复合材料预制品制备，将石墨模具与其中的复合材料预制品放置于热压炉中烧结，得到连续纤维增强复合材料。
[0035]
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：
[0036]
该装置设计旋转分丝工作台，利用电磁铁控制压板下压，通过通电压板产生高压静电场将连续纤维束分散为单丝纤维；采用空心轴旋转任意角度实现不同排布方式连续纤维的高效定向分丝，使纤维排布角度(正交/斜交)、层数(单层/多层)、含量可控，可高效完成不同角度、层数、粉末含量的连续纤维增强复合材料的制备；该方法与浆料浸渍等制备方法相比，纤维中并丝现象降低，且应用该方法所制备的任意角度排布复合材料相比于手工排布复合材料其纤维间距可由1mm缩小至0.2mm，使单位体积内纤维含量增加，进而使其力学性能优异可控。
[0037]
进一步的，该装置采用快换式成型模具，同时完成制备过程中切割纤维、预压粉末动作，且针对不同形状尺寸的复合材料制备，更换模具时通过插拔销钉可快速切换模具中的快换凸模，通过特殊模具结构设计使垫板、凹模腔以及内部粉体同时快速从装置上取下，缩短换模时间，极大地提高了复合材料制备效率和适用性，适用于小批量、多尺寸复合材料的制备。
[0038]
进一步的，第一导套和第二导柱上部均与第一连接板固定连接，所述第一连接板两侧设置第一圆环形挂钩和第二圆环形挂钩，第一机架和第二机架外侧设置第三圆环形挂钩和第四圆环形挂钩，所述第一圆环形挂钩和第三圆环形挂钩之间连接有第一拉簧；所述第二圆环形挂钩和第四圆环形挂钩之间连接有第二拉簧。偏心轮推动内嵌于第一连接板的推杆上下运动，进而使与推杆连接的快换凸模做上下压粉切丝动作，拉簧两端通过分别挂入位于机架和内嵌于导套的第一连接板上的圆环形挂钩，起到对推杆、快换凸模进行复位的作用。
[0039]
进一步的，该装置使用plc可编程控制器对整个动力系统(第一动力装置～第七动力装置)进行控制，针对不同形状尺寸复合材料的制备编写不同程序，保证装置高效、稳定、自动运行，以降低复合材料制备成本。
[0040]
本发明所述的方法通过纤维束在高压电场的作用下带有同极性电荷，根据“同种电荷相互排斥”原理，使纤维两两相斥并分开；与手工将纤维束分成单丝状态相比，效率提升显著。
附图说明
[0041]
图1为本发明装置整体结构示意图；
[0042]
图2为本发明装置主视图；
[0043]
图3为铺粉装置局部结构图；
[0044]
图4为静电分丝装置结构图；
[0045]
图5为静电分丝平台结构示意图；
[0046]
图6为预压成型装置结构图；
[0047]
图7为预压成型装置局部结构图；
[0048]
图8为快换结构半剖视图；
[0049]
图9为图6中a处的局部放大图；
[0050]
图10为制备层内正交排布连续纤维增强复合材料流程图；
[0051]
图11为制备层间平行排布连续纤维增强复合材料流程图；
[0052]
附图中：1、底板，2、第三连接板，3、第一导轨，4、第七机架，5、第一导柱，6、第一导套，7、第一拉簧，8、第一连接板，9、第一轴承座，10、偏心轮轴，11、偏心轮，12、第一机架，13、滚珠丝杠模组，131、丝杠，132、第二导轨，133、第一滑块，134、第二动力装置，135、第三螺母，14、第二连接板，151、第二螺杆，152、第二螺母，16、第二套筒，17、储粉箱，18、支撑件，181、第三支撑板，182、第二支撑板，183、立柱，184、第一支撑板，19、带座轴承，191、第一带座轴承，192、第二带座轴承，20、推杆，21、销，22、快换凸模，23、第二机架，24、同步带，251、第三圆环形挂钩，252、第一圆环形挂钩，253、第二圆环形挂钩，254、第四圆环形挂钩，26、第二滑块，27、第一同步带轮，28、第二同步带轮，29、第三机架，30、第五机架，311、第一把手，312、第二把手，321、第一螺杆，322、第二螺杆，331、第一压块，332、第二压块，34、粉末收纳盒，35、齿轮，36、齿轮轴，37、刮板，38、第三动力装置，39、第四动力装置，401、第一电磁铁，402、第二电磁铁，411、第一导电块，412、第二导电块，421、第一压板，422、第二压板，431、第一弹簧组，432、第二弹簧组，44、旋转台，45、分丝台，461、第一螺杆，462、第一螺母，47、第一套筒，48、垫板，49、凹模腔，50、第七动力装置，51、第二轴承座，52、第二拉簧，53、第六动力装置，54、第五动力装置，55、第一动力装置，56、第二导套，57、第二导柱，58、第八机架，59、第六机架，60、空心轴，61、第四机架，62、同步带轮轴，63、第一涨紧套，64、第二涨紧套，66、第一凹槽，67、第二凹槽，68、第一凸台，69、复合材料预制品，70、第二凸台。
具体实施方式
[0053]
为了使本发明的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并非用于限定本发明。
[0054]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术
语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0055]
参照图1和图2，一种高效任意角度连续纤维增强复合材料的装置，包括用于完成可控分丝的静电分丝装置，静电分丝装置上侧设置用于完成粉末铺设的铺粉装置，静电分丝装置后侧设置用于切断纤维、压实粉体的预压成型装置。
[0056]
参照图1、图2和图3，铺粉装置包括储粉箱17、齿轮35、齿轮轴36、刮板37和丝杠131，储粉箱17下端开设有出粉口，出粉口处安装有齿轮35，储粉箱17左右两侧壁上分别在相对位置开设圆形通孔，圆形通孔的孔心位于箱壁竖直方向的中心线上，齿轮轴36与圆形通孔同轴安装，并穿过两圆形通孔与储粉箱17连接，齿轮35与齿轮轴36同轴装配，齿轮35的齿顶圆与储粉箱17内壁过渡配合，齿轮35两侧面与储粉箱17内壁呈紧密贴合，齿轮轴36一端与第四动力装置相连，刮板37设在储粉箱17后侧且与之固定连接，当铺粉装置工作时，刮板37下边缘与理想粉末厚度上边缘平齐，储粉箱17中粉末下落后，刮板37进行刮粉动作，刮去位于凹模腔以外多余粉末，将多余粉末聚拢，并使粉体厚度可控且粉体上层平面度提高。储粉箱17上部与第二套筒16固定连接，第二螺母152位于第二套筒16上部且与第二套筒16同轴，两者为固定连接，第二螺杆151与第二螺母152螺纹连接，第二螺母152可沿第二螺杆151轴线上下移动，第二螺杆151安装在第三动力装置38的动力输出端。
[0057]
滚珠丝杠模组13包括丝杠131、第二导轨132、第一滑块133、第二动力装置134和第三螺母135，第三螺母135与丝杠131为螺旋传动，可沿丝杠131轴向移动，第三螺母135与第二导轨132固定，第二导轨132上安装有第一滑块133，第一滑块133可沿第二导轨132移动，第二连接板14与第一滑块133固定连接，第二连接板14中心开设圆形通孔，第二螺杆151与圆形通孔同轴且为过盈配合，第三动力装置38与第二螺杆151直连，丝杠131一端安装在第二动力装置134的动力输出端。底板1上端面两侧分别固定有两根第一导轨3，两根第一导轨3外侧均设置有第三连接板2，第三连接板2下端固定在底板1上，第三连接板2上端与第二导轨132连接。
[0058]
参照图4和图5，静电分丝装置包括空心轴60、分丝台45、旋转台44、第一压板421、第二压板422、第一压块331、第二压块332、第一导电块411、第二导电块412、第一电磁铁401和第二电磁铁402。旋转台44位于空心轴60上方，两者同轴安装，分丝台45与旋转台44同轴设置，分丝台45固定在第一支撑板184上方。空心轴60位于分丝台45下方，空心轴60上端和下端分别由第一带座轴承191、第二带座轴承192支撑，第一带座轴承191上端与第一支撑板184固定连接，第二带座轴承192下端与第二支撑板182固定连接，第一带座轴承191、第二带座轴承192组成带座轴承。
[0059]
第五动力装置54安装于第三支撑板181上，其动力输出轴与同步带轮轴62固定连接，第一同步带轮27与同步带轮轴62通过第一涨紧套63紧固连接，第二同步带轮28通过同步带24与第一同步带轮27连接，第二同步带轮28与空心轴60同轴设置，且通过第二涨紧套64紧固连接，同步带轮轴62与空心轴60的轴线平行。支撑件包括立柱183以及同轴且平行设置的第一支撑板184、第二支撑板182和第三支撑板181，第一支撑板184、第二支撑板182之间，第二支撑板182和第三支撑板181之间以多个立柱183作为支撑，底板1上安装有两个第
一导轨3，第一导轨3一端连接第六动力装置53，第一导轨3上安装有多个第二滑块26，第二滑块26可在第一导轨3上滑动，第三支撑板181安装于所有第二滑块26上。
[0060]
第一压板421通过第一弹簧组431与第三机架29连接，第一弹簧组431包括两个弹簧；分丝台45上端两侧分别固定有第三机架29和第四机架61，第二压板422通过第二弹簧组432与第四机架61固定连接，且位于分丝台45上方，其材质为导电材料(钢、铝等)；分丝台45两侧分别设置有两个安装凹槽，安装凹槽与压板位置平行，第一导电块411和第二导电块412分别安装于两个安装凹槽内，且分别位于第一压板421、第二压板422正下方，第一导电块411和第二导电块412上分别开设有第一凹槽66和第二凹槽67，第一导电块411两侧设置圆柱形的光孔，两个光孔内均设置有第一电磁铁401；第二导电块412也设置有圆柱形的光孔，光孔内均设置有第二电磁铁402；第一电磁铁401和第二电磁铁402与其所在的光孔过盈配合；分丝台45侧面开设有一个矩形凹槽，该矩形凹槽中设置粉末收纳盒34，粉末收纳盒34与矩形凹槽之间呈过渡配合，当粉末收纳盒34装满后可将其取出并回收多余粉末。第五机架30和第六机架59分别安装于旋转台44上，其上分别开设圆形螺纹通孔，第一螺杆321、第二螺杆322分别与圆形螺纹通孔螺纹连接，并能沿其轴线上下移动。第一压块331和第二压块332分别固定于第一螺杆321和第二螺杆322下端，第一螺杆321上端固定连接有第一把手311，第二螺杆322上端分别固定有第二把手312。
[0061]
参照图6和图7，预压成型装置包括偏心轮11、偏心轮轴10、推杆20和快换式成型模具，垫板48与凹模腔49同轴设置，快换凸模22外径与凹模腔49内径尺寸相同，空心轴60内腔设置有第一凸台68，凹模腔49装入第一凸台68且与第一凸台68过渡配合，垫板48位于第一套筒47上端，过渡配合安装于第一套筒47的凹槽内，第一套筒47下端与第一螺母462固定连接，第一螺母462与第一螺杆461同轴且为螺纹连接，第一螺母462可在第一螺杆461上滑动，第一螺杆461下端安装在第一动力装置55的动力输出轴上，第一动力装置55固定安装于第三支撑板181中心；快换凸模22安装于推杆20下方，且两者通过销21连接，更换模具时将销21拔出即可，切换速度快。偏心轮11固定连接于偏心轮轴10上，且与推杆20相切，偏心轮轴10安装在第七动力装置50的动力输出轴上，偏心轮轴10两端分别安装于第一轴承座9和第二轴承座51上，第一轴承座9和第二轴承座51分别固定连接于第一机架12和第二机架23上。底板1上开设有两个底板凹槽，第七机架4和第八机架58下端分别内嵌于底板凹槽中，第七机架4、第八机架58一端开设凹槽，第一导柱5和第二导柱57下端分别内嵌于第七机架4、第八机架58凹槽中。第一导柱5和第二导柱57上端分别嵌入第一机架12和第二机架23中，第一导套6套在第一导柱5上，且可以在其上滑动，第二导套56套在第二导柱57外，且可以在第二导柱57上滑动。
[0062]
第一连接板8沿中轴线开设三个圆柱通孔，第一导套6、第二导套56和推杆20分别内嵌于第一连接板8的圆柱通孔内，第一连接板8两侧设置第一圆环形挂钩252和第二圆环形挂钩253，第一机架12和第二机架23外侧设置第三圆环形挂钩251和第四圆环形挂钩254，第一拉簧7一端挂入第一连接板8一侧的第一圆环形挂钩252中，另一端挂入第一机架的第三圆环形挂钩251中，第二拉簧52一端挂入第一连接板8另一侧的第一圆环形挂钩252中，另一端挂入第二机架23的第四圆环形挂钩254中，偏心轮11推动内嵌于第一连接板8的推杆20上下运动，进而使与推杆20连接的快换凸模22做上下压粉切丝动作，拉簧两端通过分别挂入位于机架和内嵌于导套的第一连接板8上的圆环形挂钩，起到对推杆20、快换凸模22进行
复位的作用。
[0063]
参照图7和图8，快换式成型模具包括快换凸模22、销21、第一套筒47、垫板48与凹模腔49，第一套筒47、垫板48与凹模腔49均设置在空心轴内，垫板48与凹模腔49均由石墨材料制成，凹模腔49为一个空心圆柱体，垫板48包括上侧的圆柱体以及下侧的第二凸台70，其中第二凸台70外径略小于空心轴60内径，圆柱体外径与凹模腔49内径大小相同，两者形成的内腔中盛放复合材料预制品69；垫板48位于第一套筒47上端，过渡配合安装于第一套筒47上端的凹槽内，凹模腔49放置于空心轴60内腔的第一凸台68上，空心轴60内腔与第一套筒47外壁间隙配合。
[0064]
整个装置的动力系统包括plc可编程控制器、第一动力装置～第七动力装置，第一动力装置～第七动力装置中分别设置步进电机a～g，根据装置运动过程，需要正反转的电机有：a、b、c、e电机，其他电机只需要正转。因静电分丝时便于控制分丝程度的需要，压板的通电下压不设置控制程序，整个装置的控制程序被分为五部分，具体控制过程(以层内任意角度排布为例)如下：
[0065]
1.完成铺粉，有以下6个步骤：
[0066]
(1)a电机正转，控制垫板48下降至垫板48上表面位于旋转台44上表面下侧且距离一层粉末厚度后停止；
[0067]
(2)b电机正转，控制第一滑块133移动，使齿轮35中轴线与凹模腔49内壁对齐后停止；
[0068]
(3)c电机正转，控制储粉箱17下降至刮板37下表面与旋转台44上表面相切后停止；
[0069]
(4)d电机启动，控制齿轮35转动指定圈数后停止，保证所需出粉量要求；与此同时，b电机正转，控制第一滑块133移动，使齿轮35中轴线移动至凹模腔49另一侧内壁后停止；
[0070]
(5)c电机反转，控制储粉箱17上升至原位后停止；
[0071]
(6)b电机反转，控制第一滑块133移动至原位后停止；b电机停止后，手动进行第一次分丝操作。
[0072]
2.旋转台转动：
[0073]
e电机正转，控制空心轴60旋转任意角度(0～180
°
)后停止；e电机停止后，手动进行第二次分丝操作。
[0074]
3.工位变换：
[0075]
f电机正转，控制第一导轨3移动至垫板48中轴线与快换凸模22中轴线同轴后停止。
[0076]
4.预压成型：
[0077]
g电机启动，控制偏心轮11转动数秒使快换凸模22将纤维沿凹模腔49内壁切断、纤维与粉末压实后停止。
[0078]
5.装置复位，有以下两个步骤：
[0079]
(1)f电机反转，控制第一导轨3移动至原位后停止；
[0080]
(2)e电机反转，控制空心轴60旋转任意角度后停止。
[0081]
实施例1：制备层内正交排布连续纤维增强复合材料
[0082]
参照图10，一种高效任意角度连续纤维增强复合材料的方法，包括以下步骤：
[0083]
步骤一、安装好上述装置，向储粉箱17内装入适量粉末。
[0084]
步骤二、启动第一动力装置55，步进电机a正转，带动第一螺杆461转动，进而使第一螺母462沿第一螺杆321轴向移动，与第一螺母462相固连的第一套筒47随之移动，第一套筒47凹槽中安装的垫板48随之上下移动，使垫板48移动至其上表面与旋转台44上表面相距近似一层粉末厚度，且垫板48上表面位于旋转台44上表面下方。
[0085]
步骤三、启动第二动力装置134，步进电机b正转，带动丝杠131转动，第三螺母135沿丝杠131轴向移动，使储粉箱17沿丝杠131轴向移动至凹模腔49一侧后关闭第二动力装置134，接着启动第三动力装置38，步进电机c正转，带动第二螺杆151转动，进而使第二螺母152沿其轴向移动，与第二螺母152固连的第二套筒16沿竖直方向移动，与第二套筒16相固连的储粉箱17移动至齿轮35下端与旋转台44上表面相距1-2cm处。
[0086]
步骤四、启动第四动力装置39，步进电机d启动，齿轮轴36转动，齿轮35随之转动，带动齿槽内粉末下落；与此同时，启动第二动力装置134，步进电机b正转，使储粉箱17沿丝杠131轴向继续移动，粉末被均匀铺洒在垫板48与凹模腔49形成的腔体内。使第五机架30和第六机架59带动第一压块331和第二压块332转动，使第一压块331、第二压块332、第一压板421和第二压板422的中心轴在同一直线上。
[0087]
步骤五、将第一纤维束a端水平放置于第一导电块411上开设的第一凹槽66内，右端水平放置于第二导电块412上开设的第二凹槽67内，给第一电磁铁通电，第一压板421被第一电磁铁401吸附，这时第一弹簧组431拉伸，第一压板421与第一导电块411紧贴，进而将第一纤维束a端固定住。
[0088]
步骤六、给第一导电块411与第一压板421通电，这时第一导电块411与第一压板421之间形成高压静电场，第一纤维束b端在高压静电场的作用下分散开。
[0089]
步骤七、给第二电磁铁402通电，第二压板332被第二电磁铁402吸附，带动第二弹簧组432拉伸，第二压板422与第二导电块412紧贴，将第一纤维束b端固定住，进而切断第一导电块411与第一压板421电源。
[0090]
步骤八、切断第一电磁铁401电源，给第二导电块412与第二压板422通电，第二导电块412与第二压块422之间形成高压静电场，第一纤维束a端在高压静电场的作用下分散开。
[0091]
步骤九、手动旋转第一把手311和第二把手312，带动第一螺杆321、第二螺杆322转动，带动第一压块331、第二压块332向下移动至与旋转台44上表面贴合，使单丝状态的第一纤维束a、b端均被固定住，接着切断第二电磁铁402、第二导电块412和第二压板422电源。
[0092]
步骤十、启动第五动力装置54，步进电机e正转，带动同步带轮轴62转动，其上固连的第一同步带轮27转动，同步带24随之移动，带动第二同步带轮28转动，进而使与第二同步带轮28涨紧连接的空心轴60和旋转台44转动90度，即对应第一纤维束相对于第一压板421和第二压板422旋转90度。
[0093]
步骤十一、将第二纤维束放置于第一导电块411、第二导电块412的凹槽内，重复步骤五～步骤八，再切断第二导电块412与第二压板422的电源。
[0094]
步骤十二、给第一电磁铁401通电，重复与步骤五中相同的动作，这时处于单丝状态的第二纤维束a、b两端均被固定住。
[0095]
步骤十三、启动第六动力装置53，步进电机f正转，带动第二滑块26沿第一导轨3移动，静电分丝装置随之滑动至凹模腔49与快换凸模22同轴位置。
[0096]
步骤十四、启动第七动力装置50，步进电机g启动，偏心轮轴10转动，带动偏心轮11转动，偏心轮11推动推杆20下方快换凸模22往复下压，将纤维沿凹模腔49内壁切断，同时将纤维与粉体压实。
[0097]
步骤十五、重复与步骤二中相同的动作，使凹模腔内材料上表面与旋转台44上表面相距近似一层粉末厚度，且材料上表面位于旋转台44上表面下方。
[0098]
步骤十六、重复步骤三～步骤十五，直至达到比所需复合材料制备层数少一层。
[0099]
步骤十七、依次重复步骤三、步骤四和步骤十三各1次。
[0100]
步骤十八、第七动力装置50带动快换凸模22下压，完成最后一层粉体预压，得到复合材料预制品69。
[0101]
步骤十九、重复步骤二，使垫板48上升，进而通过第二凸台70将凹模腔49顶起并随之一同上升至旋转台44上方，将石墨凸模放入凹模腔49内，随即可将整套石墨模具，整套石墨模具包括垫板48、凹模腔49和石墨凸模及内部复合材料预制品69从第一套筒47中取出，完成层内正交型连续纤维增强复合材料预制品制备，将石墨模具与其中的复合材料预制品直接放置于热压炉中烧结，即可得到复合材料试样。
[0102]
实施例2：制备层间平行排布连续纤维增强复合材料
[0103]
参照图11，制备层间平行排布连续纤维增强复合材料包括以下步骤：
[0104]
步骤一、重复实施例1中步骤一～步骤九，这时纤维束呈单方向排列的单丝状态。
[0105]
步骤二、重复实施例1中步骤十三～步骤十六，这时层间纤维束之间互相平行。
[0106]
步骤三、重复实施例1中步骤十七～步骤十九，完成层间平行型连续纤维增强复合材料预制品制备。
[0107]
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

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