本发明公开了一种碳纤维集束制样装置及碳纤维集束的制备方法，该碳纤维集束制样装置，包括：预压拉直组件、约束环组件和切边组件；预压拉直组件用于压紧并拉直形成碳纤维集束的碳纤维，以获得圆柱形的碳纤维集束；约束环组件包括：上约束环和下约束环；所述上约束环和下约束环为两个卡扣形式的半圆环，其对接后形成一个整圆作为约束环用于约束碳纤维集束；切边组件包括用于夹持约束环的夹持装置和用于对夹持后的碳纤维集束进行切边处理的刀具。通过预压拉直组件能够使碳纤维集束状态的平顺性、准直性更加符合实验要求；通过约束环能够使碳纤维集束试样得到精确的体积密度和外形尺寸；该制样装置能够极大的减小试样的制样环节对实验结果的干扰。