碳纤维复合材料（CFRP）具有密度低、比强度高、比模量大、抗疲劳及可设计性强等特点，是汽车结构轻量化的理想材料。然而传统工艺的成形效率低、成本高、不适合大批量生产，限制其在汽车领域的大规模应用。本项目研究的碳纤维增强复合材料热冲压技术，是直接采用模具加热板料并进行冲压成形的新工艺方法，可完成复合材料壳体零件的一步成形，具有设备成本低、成形效率高、表面质量好、便于大批量生产等优点。本项目工作主要采用理论分析、有限元数值模拟和实验研究相结合的方法开展进行。主要研究内容如下： （1）揭示碳纤维复合材料板的冲压变形机制，建立了相关成形理论。通过对双层碳纤维增强PC/ABS树脂基复合材料板进行不同温度的单向拉伸、斜拉伸以及摩擦试验，得出了板料沿纤维方向0°及45°方向的力学性能，并研究了碳纤维复合材料超声振动弯曲成形工艺。 （2）完成了对球形件和盒形件热冲压实验装置的研制，并开展了热冲压成形实验。研究了成形温度等主要工艺参数对成形质量的影响，确定出合理成形温度区间为130℃-150℃。根据制件成形质量及内部缺陷检测，探明了褶皱产生机理及成形极限。 （3）研制出一台可直接成形厚0.5-2mm和宽60-120mm试件的碳纤维复合材料红外局部加热辊弯成形样机，并进行了有限元仿真与实验研究，得出合理辊弯速度为4-8mm/s。 （4）研制出一条碳纤维复合材料汽车覆盖件热冲压成形线，成功试制出了发动机罩等比例件（350mm×450mm），成形节拍<2分钟。通过有限元模拟和实验研究了温度对成形件成形质量的影响规律。 本项目共发表论文9篇，其中SCI论文5篇(2篇已接收)，授权发明专利6项，获得新装置2台，并开发出了成形生产线。以上研究工作可为复杂形状碳纤维复合材料车身覆盖件成形工艺方案的确定和成形质量的控制，提供必要的理论依据及方法支撑，有助于推动 CFRP 在我国汽车工业中的规模化应用、提高车辆轻量化和经济性，具有重要学术意义和工程应用价值。 2100433B