采用轻质高强的树脂基复合材料已成为实现汽车轻量化的重要途径之一。近年来,传统热固性复合材料因固化周期长、成型效率和自动化程度较低、回收再利用困难等问题难以满足汽车工业领域的大批量生产及应用要求,而热塑性复合材料尤其是具有优异力学性能的连续碳纤维增强热塑性复合材料（CFRTP）越来越受到重视,逐渐在汽车车身等结构零部件上得到了应用。如何发展高效快速、低成本、自动化程度高的CFRTP成型方法已成为研究者们关注的焦点。本研究采用实验和有限元仿真模拟相结合的方法,对CFRTP热冲压成型工艺开展系统性研究。首先使用有限元方法对CFRTP汽车顶盖横梁的热冲压过程进行模拟分析,然后开展了CFRTP汽车顶盖横梁的热冲压成型实验,研究了单向连续碳纤维增强尼龙6复合材料（CF/PA6）在热冲压成型过程中关键工艺参数对制件性能的影响规律,研究成果对优化CFRTP复合材料零部件的快速冲压成型工艺,提高制品质量具有积极的理论和实践指导意义,有利于促进CFRTP在汽车等民用工业领域的推广应用。本文的主要工作如下:（1）CF/PA6复合材料的力学性能与热物性参数表征:基于细观力学建立了包含纤维-基体的参数化细观单胞模型,对代表性体积单元进行仿真分析,探究了CF/PA6纤维体积含量与其刚度之间的关联,单胞模型的精度通过宏观力学表征实验得到了验证。随后表征了CF/PA6的热膨胀系数、比热容、导热系数,为CFRTP热冲压有限元模型提供了准确模型参数。（2）CFRTP顶盖横梁热冲压成型工艺仿真:基于ABAQUS软件建立了CFRTP顶盖横梁热冲压成型仿真模型,对温度场和应力场进行耦合分析。仿真研究了成型温度、保压压力、保压时间以及铺层顺序对回弹量的影响规律。通过后处理分析可知:增加成型温度、保压时间、保压压力都能够在不同程度上降低顶盖横梁的回弹量,改善制件的成型质量。同时相较于非对称铺层与单向铺层,层合板采用对称铺层的叠层方式能大幅度降低回弹量。后续通过实验对模型进行精度验证,结果表明,本文所建立的CFRTP热冲压仿真模型能对制件回弹量的变化趋势进行有效预测。（3）CFRTP顶盖横梁热冲压成型实验研究:自主完成了从预浸料到CF/PA6层合板的制备全过程,并基于单因素实验法设计了CFRTP顶盖横梁热冲压成型实验。探究了热冲压成型6个关键工艺参数（预热温度、预热时间、保压温度、保压时间、模具温度、铺层顺序）对制件表观质量、尺寸精度、力学性能的影响规律。结果表明,成型温度对制件表观质量影响最大,保压时间与保压压力其次,当它们较小时,制件的分型特征不明显,表观质量差,当成型温度低于230℃时,甚至会造成纤维断裂现象;预热温度、预热时间、保压压力、保压时间与制件回弹量之间呈现负相关性,当它们增大时,制件的整体回弹量下降,模具温度则相反,同时对称铺层制件的回弹量远远小于非对称铺层;预热温度、保压压力与制件力学性能之间呈现正相关性,当它们增大时,力学性能也随之增大。受结晶度、温度梯度、浸渍情况等多因素影响,随着预热时间、保压时间、模具温度增大,制件的力学性能呈现“V”字型变化趋势,同时对称铺层的力学性能要远优于非对称铺层。