本发明涉及碳纤维加工设备技术领域，尤其涉及一种高克重碳纤维纱线展纤装置，包括交错设置多个第二调节辊和多个展纤辊，以及设置在竖直方向上的第一调节辊和第三调节辊，在第三调节辊上还设置有张力传感器。通过展纤辊多层振动展纤，实现大丝束碳纤维纱线的均匀展纤，配合间隔设置的多个第二调节辊将纤维丝束的张力值逐层调节，使其进入到编织工序之前的张力值相同；第一调节辊、第二调节辊、展纤辊和第三调节辊均沿水平方向设置有多组，使多层纤维丝束在不同水平面内的展纤或张力值调节能够整体进行，其中第一调节辊能够实现独立调整，根据张力传感器检测值每一层纱线的张力值进行单独调节，确保将多层纤维丝束张力值调节一致且厚薄均匀。