本發(fā)明屬于輕量化復(fù)合材料成型及加工領(lǐng)域，具體是一種金屬與碳纖維預(yù)浸料復(fù)合材料構(gòu)件的制造方法及裝置，適用于金屬鋼板和碳纖維預(yù)浸料構(gòu)成的金屬鋼板與碳纖維預(yù)浸料復(fù)合材料構(gòu)件（簡(jiǎn)稱(chēng)Steel/CFRP構(gòu)件）的批量化制造。

背景技術(shù)：

目前得到廣泛應(yīng)用的兩類(lèi)輕量化材料，一是高/超高強(qiáng)度鋼板，因?yàn)榇嬖诔尚喂に噺?fù)雜、制造成本高、所需成形力大、回彈嚴(yán)重、厚度減薄有限等問(wèn)題，限制了其輕量化潛能的發(fā)揮；二是碳纖維復(fù)合材料（Carbon Fiber Reinforced Plastic, CFRP），雖然具有較高的比強(qiáng)度、比剛度及低密度，但其延伸率低、斷裂韌性差、生產(chǎn)周期長(zhǎng)及原材料成本高，在很大程度上限制了其在輕量化領(lǐng)域的應(yīng)用，尤其是在汽車(chē)車(chē)身承力構(gòu)件中的應(yīng)用。因此，將鋼板和碳纖維預(yù)浸料坯組合成復(fù)合材料板坯，并進(jìn)行一體化成形以制造新型輕量化Steel/CFRP承力構(gòu)件，以期通過(guò)兩種異質(zhì)組分材料的匹配設(shè)計(jì)和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，在滿足剛度、強(qiáng)度要求的同時(shí)充分挖掘各自的輕量化潛能。

現(xiàn)有的由異質(zhì)材料組成的復(fù)合材料及構(gòu)件制造工藝技術(shù)有中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?00710087145.X的文獻(xiàn)中公開(kāi)的雙金屬?gòu)?fù)合板材及其加工工藝以及中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?01210364111.1的文獻(xiàn)中公開(kāi)的雙金屬?gòu)?fù)合板材及其制造工藝，主要是針對(duì)異質(zhì)金屬?gòu)?fù)合材料層合板常溫輥壓和加熱輥壓加工，面層與底層材料中間需要涂抹黏膠層，因而工藝復(fù)雜、效率低，并且沒(méi)有涉及加工成復(fù)雜形狀異質(zhì)復(fù)合材料構(gòu)件的問(wèn)題，且在輕量化方面不具有明顯優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種金屬鋼板與碳纖維預(yù)浸料復(fù)合材料構(gòu)件的溫?zé)岢尚窝b置以及該裝置的溫?zé)岢尚畏椒?，使金屬鋼板和碳纖維預(yù)浸料在一體沖壓成形過(guò)程中具有相互匹配的成形能力，在克服鋼板成形抗力大、回彈嚴(yán)重缺陷的同時(shí)，保證碳纖維預(yù)浸料坯的剪切變形能夠順利進(jìn)行，不至于被過(guò)早拉斷。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明金屬與碳纖維預(yù)浸料復(fù)合材料構(gòu)件的溫?zé)岢尚窝b置所采用的技術(shù)方案是：包括凹模和凸模，凹模和凸模之間是外壓邊圈，外壓邊圈正中間設(shè)有向下凹陷的臺(tái)階定位槽，臺(tái)階定位槽的頂部能放置鋼板，臺(tái)階定位槽的底部置放有內(nèi)壓邊圈，內(nèi)壓邊圈上表面上能放置碳纖維預(yù)浸料坯，凸模正下方是推板，凸模上段向上有間隙地穿過(guò)外壓邊圈和內(nèi)壓邊圈的中心通孔，凸模頂端能向上頂住碳纖維預(yù)浸料坯；外壓邊圈與推板之間設(shè)有垂直的四個(gè)推桿，第一、第二外壓邊圈推桿相對(duì)于凸模中心對(duì)稱(chēng)布置，第一、第二外壓邊圈推桿的中間段分別有間隙地穿過(guò)凸模上對(duì)應(yīng)的通孔、頂端能向上頂住外壓邊圈、底端固定連接于推板；第一、第二內(nèi)壓邊圈推桿相對(duì)于凸模中心對(duì)稱(chēng)布置，第一、第二內(nèi)壓邊圈推桿中間段分別有間隙地穿過(guò)凸模上對(duì)應(yīng)的通孔、頂端分別向上穿過(guò)外壓邊圈上的對(duì)應(yīng)通孔且頂端能向上頂起內(nèi)壓邊圈、底端分別向下有間隙地穿過(guò)推板上的對(duì)應(yīng)通孔后各連接一個(gè)液壓缸，推板正下方連接第三液壓缸。

進(jìn)一步地，三個(gè)液壓缸均連接一個(gè)液壓系統(tǒng)，該液壓系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)、液壓泵和油缸，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵，油缸依次連接第一換向閥左位、第一單向閥、第二換向閥左位、第二單向閥和第三液壓缸下腔；第二單向閥的兩端并聯(lián)第一背壓閥；第三液壓缸上腔依次連接第四背壓閥、第二換向閥右位、第一換向閥右位和油缸，第四背壓閥的兩端并聯(lián)第五單向閥；第一換向閥左位還依次連接第二單向閥、減壓閥、第三換向閥左位、第三單向閥和第一液壓缸下腔，第三單向閥的兩端并聯(lián)第二背壓閥；第一換向閥右位還依次連接第三換向閥右位、第六單向閥和第一液壓缸上腔，第六單向閥的兩端并聯(lián)第五背壓閥；減壓閥還依次連接第四換向閥左位、第四單向閥和第二液壓缸下腔，第四單向閥的兩端并聯(lián)第三背壓閥，第一換向閥右位還依次連接第四換向閥右位、第七單向閥和第二液壓缸上腔，第七單向閥的兩端并聯(lián)第六背壓閥。

本發(fā)明金屬與碳纖維預(yù)浸料復(fù)合材料構(gòu)件的溫?zé)岢尚畏椒ㄋ捎玫募夹g(shù)方案是：其特征是包括以下步驟：

A、將鋼板加熱至溫成形溫度，碳纖維預(yù)浸料坯加熱至基體樹(shù)脂玻璃化轉(zhuǎn)變以上溫度，將加熱好的碳纖維預(yù)浸料坯轉(zhuǎn)移至內(nèi)壓邊圈上，鋼板轉(zhuǎn)移至外壓邊圈上并與碳纖維預(yù)浸料坯接觸；

B、向下移動(dòng)凹模直至與鋼板相接觸后停止，第三液壓缸向上伸出，推板帶動(dòng)第一、第二外壓邊圈推桿同步運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)外壓邊圈向上移動(dòng)，將鋼板壓緊；同時(shí)第一、第二液壓缸同步向上伸出，第一、第二內(nèi)壓邊圈推桿同步運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)內(nèi)壓邊圈向上移動(dòng)，將碳纖維預(yù)浸料坯壓緊，鋼板和碳纖維預(yù)浸料坯受到的壓緊力不同；

C、凹模帶動(dòng)外壓邊圈和內(nèi)壓邊圈下移，推動(dòng)第一、第二外壓邊圈推桿、推板、第一、第二內(nèi)壓邊圈推桿同步下移，使三個(gè)液壓缸收縮，完成鋼板和碳纖維預(yù)浸料坯的同步?jīng)_壓成形。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明通過(guò)將鋼板和碳纖維預(yù)浸料坯加熱到不同成形溫度（即鋼板達(dá)到其溫成形溫度而碳纖維預(yù)浸料坯達(dá)到其基體樹(shù)脂熔融以上溫度），同時(shí)對(duì)鋼板施加較大的可調(diào)約束阻力，而對(duì)碳纖維預(yù)浸料坯作用較小的可調(diào)約束阻力，使兩種異質(zhì)組分材料具有相互匹配的成形能力、在一次沖壓行程中分別完成溫成形和熱成型，既克服了鋼板和碳纖維預(yù)浸料坯在同一成形溫度下所帶來(lái)的鋼板成形抗力大、回彈嚴(yán)重帶來(lái)的應(yīng)力積累效應(yīng)問(wèn)題，又在促使鋼板發(fā)生較大程度塑性變形的同時(shí)，使碳纖維預(yù)浸料坯剪切變形能順利進(jìn)行、防止纖維被過(guò)早拉斷，最大程度保證了構(gòu)件的成形質(zhì)量和力學(xué)性能?？蓮V泛用于各種新能源汽車(chē)、轎車(chē)、貨車(chē)、高鐵等道路交通運(yùn)載工具主、次承力件構(gòu)件的制造，也可用于抗震抗扭大跨距橋架、橋梁、支吊架等主承力件的制造。

（2）本發(fā)明采用差溫非等約束一體沖壓成形工藝，以“差溫”代替“等溫”，避免了鋼板和碳纖維預(yù)浸料坯成形能力不匹配的問(wèn)題，使鋼板在溫成形過(guò)程中發(fā)生充分的塑性變形、有效降低成形難度、減少回彈；使碳纖維預(yù)浸料坯能夠順利變形，防止其過(guò)早拉斷。

（3）本發(fā)明將鋼板的溫成形與碳纖維預(yù)浸料坯的熱成形在一次沖壓行程中同時(shí)完成，當(dāng)用于熱塑性樹(shù)脂基碳纖維預(yù)浸料時(shí)，大幅度縮短生產(chǎn)周期、減少能源消耗、降低材料及工藝成本。

（4）本發(fā)明除充分繼承Steel/CFRP構(gòu)件等溫沖壓成形工藝的優(yōu)點(diǎn)外，還利用基體樹(shù)脂傳熱慢的特點(diǎn)，通過(guò)一次同步?jīng)_壓和強(qiáng)制冷卻，有效解決等溫沖壓成形所面臨的鋼板成形性能改善與基體樹(shù)脂過(guò)熱損傷之間的矛盾。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明金屬與碳纖維預(yù)浸料復(fù)合材料構(gòu)件的溫?zé)岢尚窝b置中的沖壓成形單元示意圖；

圖2 為帶動(dòng)圖1中液壓缸工作的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為對(duì)圖1中鋼板預(yù)加熱結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為對(duì)圖1中碳纖維預(yù)浸料坯預(yù)加熱結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為成形構(gòu)件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1、第一外壓邊圈推桿，2、凸模，3、第一液壓缸，4、第一內(nèi)壓邊圈推桿, 5、外壓邊圈，6、第一電加熱管，7、內(nèi)壓邊圈，8、碳纖維預(yù)浸料坯，9、鋼板，10、凹模，11、柔性局部加壓圈，12、第二電加熱管，13、第二內(nèi)壓邊圈推桿，14、第二液壓缸，15、第三電加熱管，16，第三液壓缸，17、碳纖維預(yù)浸料坯加熱單元，18、鋼板加熱單元，19、電動(dòng)機(jī)，20、液壓泵，21、油缸，22、溢流閥，23、第一換向閥，24、第一單向閥，25、第二單向閥，26、減壓閥，27、第二換向閥，28、第三換向閥，29、第四換向閥，30、第二單向閥，31、第三單向閥，32、第四單向閥，33、第一背壓閥，34、第二背壓閥，35、第三背壓閥，36、第五單向閥，37、第六單向閥F，38、第七單向閥，39、第四背壓閥，40、第五背壓閥，41、第六背壓閥，42、第二外壓邊圈推桿，43、推板，44、上模固定板，45、模柄，46、壓延筋，47、壓延筋槽，48、內(nèi)壓邊圈通氣孔，49、外壓邊圈通氣孔，50、下模固定板。

具體實(shí)施方式

參見(jiàn)圖1，本發(fā)明金屬與碳纖維預(yù)浸料復(fù)合材料構(gòu)件的溫?zé)岢尚窝b置具有上模部分和下模部分，上模部分和下模部分構(gòu)成沖壓成形單元。其中，上模部分包括上模固定板44、模柄45、凹模10。凹模10的下表面是壓料面，壓料面處設(shè)置有向下凸出的壓延筋46。凹模10的正上方固定連接上模固定板44，上模固定板44上固定連接模柄45，模柄45與壓力機(jī)滑塊（圖1中省略掉壓力機(jī)滑塊）相連接，由壓力機(jī)帶動(dòng)模柄45和上模固定板44上下垂直移動(dòng)，從而帶動(dòng)凹模10上下垂直移動(dòng)。

下模部分在凹模10的正下方，下模部分包括：凸模2、外壓邊圈5、內(nèi)壓邊圈7和下模固定板50。凹模10的正下方是外壓邊圈5，外壓邊圈5的正中間設(shè)有向下凹陷的臺(tái)階定位槽，臺(tái)階定位槽的底部用于置放內(nèi)壓邊圈7，內(nèi)壓邊圈7的上表面低于外壓邊圈5的上表面。內(nèi)壓邊圈7的上表面上能放置碳纖維預(yù)浸料坯8，碳纖維預(yù)浸料坯8的外形尺寸與內(nèi)壓邊圈7的上表面的外形尺寸一致。外壓邊圈5的臺(tái)階定位槽的頂部能放置鋼板9，外壓邊圈5的臺(tái)階定位槽的頂部的外形尺寸與鋼板9的外形尺寸一致，使鋼板9與碳纖維預(yù)浸料坯8相接觸，鋼板9疊放在碳纖維預(yù)浸料坯8的正上方，鋼板9放置后，鋼板9的上表面與外壓邊圈5的上表面平齊。

在外壓邊圈5的上表面設(shè)有向下凹的壓延筋槽47，壓延筋槽47位于壓延筋46的正下方，結(jié)構(gòu)和尺寸與壓延筋46相匹配，并且壓延筋46和壓延筋槽47位于內(nèi)壓邊圈7和碳纖維預(yù)浸料坯8的外圍，與內(nèi)壓邊圈7和碳纖維預(yù)浸料坯8不干涉。

外壓邊圈5的正下方是凸模2，外壓邊圈5在凹模10和凸模2之間，凸模2的正下方是推板43，推板43水平布置，與凸模2具有一定的上下距離并且與凸模2底面平行。凸模2的上段向上有間隙地穿過(guò)外壓邊圈5和內(nèi)壓邊圈7的中心通孔，且凸模2的頂端能與碳纖維預(yù)浸料坯8的下表面相接觸，能向上頂住碳纖維預(yù)浸料坯8，凸模2的上段能在外壓邊圈5和內(nèi)壓邊圈7的中心通孔中上下移動(dòng)。

在外壓邊圈5與推板43之間設(shè)有垂直四個(gè)推桿，其中，第一外壓邊圈推桿1和第二外壓邊圈推桿42相對(duì)于凸模2中心對(duì)稱(chēng)布置，第一外壓邊圈推桿1和第二外壓邊圈推桿42的中間段分別有間隙地穿過(guò)凸模2上對(duì)應(yīng)的通孔，第一外壓邊圈推桿1和第二外壓邊圈推桿42的頂端伸在外壓邊圈5的對(duì)應(yīng)盲孔中，能向上頂起外壓邊圈5，第一外壓邊圈推桿1和第二外壓邊圈推桿42的底端都固定連接于推板43。第一內(nèi)壓邊圈推桿4和第二內(nèi)壓邊圈推桿13相對(duì)于凸模2中心對(duì)稱(chēng)布置，第一內(nèi)壓邊圈推桿4和第二內(nèi)壓邊圈推桿13的中間段分別有間隙地穿過(guò)凸模2上對(duì)應(yīng)的通孔，第一內(nèi)壓邊圈推桿4和第二內(nèi)壓邊圈推桿13的頂端分別向上穿過(guò)外壓邊圈5上的對(duì)應(yīng)通孔并且頂端均能與內(nèi)壓邊圈7的下表面相接觸，能向上頂起內(nèi)壓邊圈7。第一內(nèi)壓邊圈推桿4和第二內(nèi)壓邊圈推桿13的底端分別向下有間隙地穿過(guò)推板43上的對(duì)應(yīng)通孔，第一內(nèi)壓邊圈推桿4和第二內(nèi)壓邊圈推桿13的下方各設(shè)一個(gè)液壓缸，第一內(nèi)壓邊圈推桿4的底端下方是第一液壓缸3，第一內(nèi)壓邊圈推桿4的底端連接第一液壓缸3，由第一液壓缸3帶動(dòng)第一內(nèi)壓邊圈推桿4上下垂直移動(dòng)；第二內(nèi)壓邊圈推桿13的底端下方是第二液壓缸14，由第二液壓缸14帶動(dòng)第二內(nèi)壓邊圈推桿13上下垂直移動(dòng)。第一液壓缸3和第二液壓缸14同時(shí)工作，帶動(dòng)第一內(nèi)壓邊圈推桿4和第二內(nèi)壓邊圈推桿13同時(shí)向上運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)內(nèi)壓邊圈7和碳纖維預(yù)浸料坯8向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)推板43和外壓邊圈5不動(dòng)。

在推板43的正下方是第三液壓缸16，推板43連接于第三液壓缸16，第三液壓缸16從推板43的正下方向上推動(dòng)推板43，帶動(dòng)與推板43固定連接的第一外壓邊圈推桿1和第二外壓邊圈推桿42運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)第一外壓邊圈推桿1和第二外壓邊圈推桿42頂端上方的外壓邊圈5整體向上運(yùn)動(dòng)。

在內(nèi)壓邊圈7中間開(kāi)有加壓圈槽和內(nèi)壓邊圈通氣孔48，加壓圈槽位于內(nèi)壓邊圈7的中心通孔外側(cè)，加壓圈槽中安裝柔性局部加壓圈11，柔性局部加壓圈11與凸模2的外圈緊相接觸，柔性局部加壓圈11由裝有0.3~0.5mm微型耐磨鋼球的鋼絲網(wǎng)構(gòu)成，緊密包裹住凸模2的外壁，其作用是在沖壓加工過(guò)程中對(duì)位于凹模10圓角部位的碳纖維預(yù)浸料坯8施加柔性壓力，在沖壓加工過(guò)程中，柔性局部加壓圈11始終包住凸模2。加壓圈槽和內(nèi)壓邊圈通氣孔48相連通，內(nèi)壓邊圈通氣孔48的正下方連接且連通設(shè)在外壓邊圈5上的外壓邊圈通氣孔49，外壓邊圈通氣孔49與外部大氣相通，內(nèi)壓邊圈通氣孔48和外壓邊圈通氣孔49用于使碳纖維預(yù)浸料坯8中卷入的空氣依次通過(guò)內(nèi)壓邊圈通氣孔48和外壓邊圈通氣孔49排出。

在外壓邊圈5內(nèi)還安裝電加熱管，電加熱管通過(guò)盲孔伸在外壓邊圈5內(nèi)部，分別是第一電加熱管6和第二電加熱管12，兩個(gè)電加熱管相對(duì)于外壓邊圈5的中心對(duì)稱(chēng)布置，分別從外壓邊圈5的兩側(cè)面伸入外壓邊圈5內(nèi)，能對(duì)外壓邊圈5均勻加熱。在凸模2的中間內(nèi)部安裝第三電加熱管15，第三電加熱管15從凸模2底部中間伸入凸模2內(nèi)，對(duì)凸模2進(jìn)行加熱。

凸模2固定于下模固定板50上，第一液壓缸3、第二液壓缸14和第三液壓缸16這三個(gè)液壓缸的缸體均固定連接于下模固定板50上。下模固定板50具有一個(gè)容腔，容腔中是三個(gè)液壓缸和推板43。

第一液壓缸3、第二液壓缸14和第三液壓缸16這三個(gè)液壓缸均連接一個(gè)個(gè)液壓系統(tǒng)，由該液壓系統(tǒng)推動(dòng)液壓缸工作。參見(jiàn)圖2，該液壓系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)19、液壓泵20、油缸21以及換向閥、單向閥、背壓閥等。在液壓泵20的輸出端連接溢流閥22，起超載保護(hù)作用。

電動(dòng)機(jī)19帶動(dòng)液壓泵20工作，液壓泵20對(duì)油缸21中的油液施加泵壓，油缸21連接第一換向閥23，第一換向閥23左位依次經(jīng)第一單向閥24、第二換向閥27左位、第二單向閥30連接第三液壓缸16下腔，油缸21中的油液也依次經(jīng)第一單向閥24、第二換向閥27左位、第二單向閥30進(jìn)入第三液壓缸16下腔。在第二單向閥30的兩端并聯(lián)第一背壓閥33，第三液壓缸16上腔依次連接第四背壓閥39、第二換向閥27右位、第一換向閥23右位和油缸21，第三液壓缸16上腔的油液依次流經(jīng)第四背壓閥39、第二換向閥27、第一換向閥23后流回油缸21，在第四背壓閥39的的兩端并聯(lián)第五單向閥36，如此構(gòu)成外壓邊圈壓邊力調(diào)節(jié)回路。

外壓邊圈壓邊力調(diào)節(jié)回路工作時(shí)，將第一背壓閥33、第四背壓閥39的閥壓調(diào)至設(shè)定的壓力；啟動(dòng)電機(jī)19帶動(dòng)液壓泵20工作，油缸21中的油液依次經(jīng)第一換向閥23、第一單向閥24、第二換向閥27、第二單向閥30進(jìn)入第三液壓缸16下腔，此時(shí)第三液壓缸16上腔中的油液依次流經(jīng)第四背壓閥39、第二換向閥27、第一換向閥23流回油缸21，實(shí)現(xiàn)內(nèi)壓邊圈7、外壓邊圈5的復(fù)位及鋼板坯料9的壓緊。沖壓加工進(jìn)行時(shí)，將第二換向閥27打向右位，液壓泵20帶動(dòng)油缸21中的油液依次經(jīng)第一換向閥23、第一單向閥24、第二換向閥27、第五單向閥36進(jìn)入第三液壓缸16上腔，此時(shí)第三液壓缸16下腔中的油液依次流經(jīng)第一背壓閥33、第二換向閥27、第一換向閥23流回油缸21，由第三液壓缸16帶動(dòng)推板43運(yùn)動(dòng)。

第一換向閥23左位還依次連接第二單向閥25和減壓閥26，減壓閥26依次連接第三換向閥28左位、第三單向閥31和第一液壓缸3下腔，在第三單向閥31的兩端并聯(lián)第二背壓閥34。第一換向閥23右位還依次連接第三換向閥28右位、第六單向閥37和第一液壓缸3上腔，在第六單向閥37的兩端并聯(lián)第五背壓閥40，如此構(gòu)成第一內(nèi)壓邊圈壓邊力調(diào)節(jié)回路。減壓閥26還依次連接第四換向閥29左位、第四單向閥32和第二液壓缸14下腔，在第四單向閥32的兩端并聯(lián)第三背壓閥35。第一換向閥23右位還依次連接第四換向閥29右位、第七單向閥38和第二液壓缸14上腔，在第七單向閥38的兩端并聯(lián)第六背壓閥41，如此構(gòu)成第二內(nèi)壓邊圈壓邊力調(diào)節(jié)回路。

第一內(nèi)壓邊圈壓邊力調(diào)節(jié)回路和第二內(nèi)壓邊圈壓邊力調(diào)節(jié)回路工作時(shí)，將第二背壓閥34、第三背壓閥35、第五背壓閥40、第六背壓閥41的閥壓調(diào)至設(shè)定的壓力值_，由動(dòng)電機(jī)19帶動(dòng)液壓泵20工作使油缸21中的油液流經(jīng)第一換向閥23、第二單向閥25、減壓閥26后，一方面依次通過(guò)第三換向閥28、第三單向閥31進(jìn)入第一液壓缸3下腔，此時(shí)第一液壓缸3上腔中的油液依次流經(jīng)第五背壓閥40、第三換向閥28、第一換向閥23流回油缸21，同時(shí)另一方面依次通過(guò)第四換向閥29、第四單向閥32進(jìn)入第二液壓缸14下腔，此時(shí)第二液壓缸14上腔中的油液依次流經(jīng)第六背壓閥41、第四換向閥29、第一換向閥23流回油缸21，實(shí)現(xiàn)對(duì)碳纖維預(yù)浸料坯8的壓緊。沖壓加工進(jìn)行時(shí)，分別將第三換向閥28、第四換向閥29打向右位，液壓泵20帶動(dòng)油缸21中的油液流經(jīng)第一換向閥23、第二單向閥25、減壓閥26后，一方面依次通過(guò)第三換向閥28、第六單向閥37進(jìn)入第一液壓缸A上腔，此時(shí)一液壓缸A下腔中的油液依次流經(jīng)第二背壓閥34、第三換向閥28、第一換向閥23流回油缸21；同時(shí)另一方面，依次通過(guò)第四換向閥29、第七單向閥38進(jìn)入第二液壓缸14上腔，此時(shí)第二液壓缸14下腔中的油液依次流經(jīng)第三背壓閥35、第四換向閥29、第一換向閥23流回油缸21。

本發(fā)明金屬與碳纖維預(yù)浸料復(fù)合材料構(gòu)件的溫?zé)岢尚窝b置工作時(shí)，首先將鋼板9和碳纖維預(yù)浸料坯8進(jìn)行快速加熱，參見(jiàn)圖3所示，采用鋼板加熱單元18，用電磁感應(yīng)方法對(duì)鋼板9進(jìn)行快速加熱，將鋼板9加熱至其溫成形溫度。參見(jiàn)圖4所示，采用碳纖維預(yù)浸料坯加熱單元17，用近紅外加熱方法對(duì)碳纖維預(yù)浸料坯8進(jìn)行快速非接觸、透入式加熱，將碳纖維預(yù)浸料坯8加熱至其基體樹(shù)脂玻璃化轉(zhuǎn)變以上溫度。鋼板9的加熱溫度一般要比碳纖維預(yù)浸料坯8的加熱溫度高，這兩個(gè)溫度分別與鋼板牌號(hào)和預(yù)浸料樹(shù)脂基體牌號(hào)有關(guān)。然后，開(kāi)啟圖1中的第一電加熱管6、第二電加熱管12和第三電加熱管15分別將外壓邊圈5及凸模2預(yù)熱，預(yù)熱溫度不低于80℃，不高于碳纖維預(yù)浸料坯8的加熱溫度。然后將加熱好的碳纖維預(yù)浸料坯8迅速轉(zhuǎn)移至內(nèi)壓邊圈7上，再將鋼板9迅速轉(zhuǎn)移至外壓邊圈5上，使鋼板9位于碳纖維預(yù)浸料坯8的正上方，并與之相接觸。啟動(dòng)壓力機(jī)，通過(guò)模柄45帶動(dòng)上模固定板44和與之固定連接的凹模10向下移動(dòng)，直至凹模10上的壓延筋46與鋼板9相接觸后停止下移，使上模部分保持固定不動(dòng)。

啟動(dòng)液壓系統(tǒng)，將液壓系統(tǒng)中所有換向閥均打向左位，將第一背壓閥33和第四背壓閥39的初始背壓力均調(diào)為設(shè)定的壓力值F1，將第二背壓閥34、第三背壓閥35、第五背壓閥40、第六背壓閥41的初始背壓力均調(diào)為設(shè)定的壓力值F2，F(xiàn)2不大于F1。液壓系統(tǒng)工作，使第三液壓缸16向上伸出，通過(guò)與其連接的推板43帶動(dòng)第一外壓邊圈推桿1和第二外壓邊圈推桿42同步運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)外壓邊圈5向上移動(dòng)，將鋼板9壓緊；同時(shí)使第一液壓缸3和第二液壓缸14也同步向上伸出，分別通過(guò)與其連接的第一內(nèi)壓邊圈推桿4和第二內(nèi)壓邊圈推桿13同步運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)內(nèi)壓邊圈7向上移動(dòng)，將碳纖維預(yù)浸料坯8壓緊，鋼板9和碳纖維預(yù)浸料坯8受到的壓緊力不同，從而使金屬鋼板9和碳纖維預(yù)浸料坯8獲得各自所需的不同的約束力。

再分別將液壓系統(tǒng)中的第二換向閥27、第三換向閥28、第四換向閥29切換至右位，再次啟動(dòng)壓力機(jī)，通過(guò)凹模10帶動(dòng)外壓邊圈5和內(nèi)壓邊圈7下移，分別推動(dòng)第一外壓邊圈推桿1、第二外壓邊圈推桿42、推板43、第一內(nèi)壓邊圈推桿4、第二內(nèi)壓邊圈推桿13同步下移，使第三液壓缸16和第一液壓缸3、第一液壓缸14發(fā)生收縮，凸模2固定不動(dòng)，從而完成金屬鋼板9和碳纖維預(yù)浸料坯8的同步?jīng)_壓成形。三個(gè)液壓缸的伸縮行程與所成形Steel/CFRP構(gòu)件的最大深度相同。再次將液壓系統(tǒng)中的第二換向閥27、第三換向閥28、第四換向閥29切換至左位，由壓力機(jī)帶動(dòng)上模部分回程、卸載，液壓系統(tǒng)和模具的內(nèi)壓邊圈7、外壓邊圈5復(fù)位，經(jīng)脫模、取件、冷卻后，獲得如圖5所示的Steel/CFRP構(gòu)件。凸模2成形部分與內(nèi)壓邊圈7、外壓邊圈5內(nèi)孔側(cè)壁間留有0.5-1mm的間隙。

以上所述僅為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，以便有助于本領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，不以任何形式限制本發(fā)明。在不脫離本發(fā)明構(gòu)思前提下，對(duì)本發(fā)明所做的各種非實(shí)質(zhì)性改進(jìn)和替換，如所使用金屬板材及預(yù)浸料種類(lèi)的拓展或裝備結(jié)構(gòu)的改造等，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。