本发明属于金属材料表面处理领域，涉及一种不可展曲面结构超疏水薄膜气胀成形粘接模具及方法，具体涉及金属模压零件的工装安装调试、橡胶气囊及泡沫内芯骨架组合使用、气囊膨胀压力成型与粘接。
背景技术：
1、仿生超疏水表面是一种基于微纳制造技术的特殊浸润性表面，对水表现出非常低的粘附性，接触角高达150°以上，展现出类似荷叶“不沾水”的自清洁特性，在表面防护中具有很大的潜在应用价值。将微纳超疏水技术引入装备表面防护，能为设备表面的积水积尘问题解决提供支撑。
2、微纳薄膜材料的成型和粘接离不开模具，表面存在周期性的微纳结构，对模具提出了更高的要求，如模具的强度、刚度、耐温性，热膨胀系数，加工性等。金属模具是最常用的模具形式，由于金属模具加工精度较高，加工工艺性较好，成型后的复合材料制品精度较高，表观状态良好，但是金属对压的形式会对表面周期性的微纳结构造成损伤，降低疏水效果，且成型后粘接会产生误差较大，粘接不均匀等问题。
技术实现思路
1、本发明提供了一种不可展曲面结构超疏水薄膜气胀成形粘接模具及方法，采用一体式气胀成型、粘接的设计思路，采用组合式阴模、内充气加压的方式实现微纳薄膜材料的成型和粘接。
2、本发明采用的技术方案如下：
3、一种不可展曲面结构超疏水薄膜气胀成形粘接模具，应用于待加工薄膜材料2表面加工及待加工薄膜材料2在不可展曲面结构件1上的成形粘接，所述的气胀成形粘接模具包括组合式凹模3、泡沫骨架4和橡胶气囊5。
4、所述的待加工薄膜材料2采用轻型铝合金材料、钛合金材料及其他易成型金属材料，待加工薄膜材料2外形轮廓面积大于不可展曲面结构件1，其四周边缘预留夹持固定区域，用于在整个加工过程中夹持固定，其中部为超疏水结构区域21，需进行表面超疏水结构加工。
5、所述的组合式凹模3包括凹模底板31、成型固定夹框32、侧壁模具36和凹模顶板37。
6、所述的凹模底板31为矩形板，中部区域向下凹陷，中部区域型面按不可展曲面结构件1型面设置，用于定位放置不可展曲面结构件1，中部区域外为固定边，固定边的内轮廓向外一圈制有微小凹槽作为机加轮廓线，与待加工薄膜材料2的夹持固定区域内侧轮廓一致，作为最后机加切割余量标准，再向外一圈制有为凹模侧壁安装定位线，由油漆划线制备，作为组合式凹模3其他结构件的安装定位基准，固定边最外围制有若干固定螺纹孔33，用于组合连接组合式凹模3的其他结构件并夹持固定待加工薄膜材料2的夹持固定区域。
7、所述的成型固定夹框32为矩形框，其外轮廓与凹模底板31一致，内部区域大小与待加工薄膜材料2的超疏水结构区域21一致，成型固定夹框32上制有若干固定螺纹通孔34，孔位置与固定螺纹孔33位置对应，成型固定夹框32固定安装在凹模底板31上方，与凹模底板31配合实现待加工薄膜材料2的夹持固定区域完全且均匀夹持。
8、所述的侧壁模具36为有一定厚度的矩形框，与成型固定夹框32形状轮廓相同，其上对应位置亦制有若干固定螺纹通孔34，其安装在成型固定夹框32上方，并通过螺栓与凹模底板31和成型固定夹框32一同组装固定。
9、所述的凹模顶板37为外轮廓与侧壁模具36一致的矩形板，其上对应位置亦制有若干固定螺纹通孔34，其安装在侧壁模具36上方，并通过螺栓与凹模底板31、成型固定夹框32和侧壁模具36一同组装固定，凹模顶板37上制有通孔作为预留充气口38。
10、所述的橡胶气囊5内部填装有泡沫骨架4，泡沫骨架4按侧壁模具36内侧形状和厚度设置，橡胶气囊5留有充气嘴51，橡胶气囊5与泡沫骨架4放置在侧壁模具36内部，充气嘴51自凹模顶板37上的预留充气口38穿出，向橡胶气囊5内充气加压，橡胶气囊5膨胀使下方的待加工薄膜材料2成形粘接。
11、进一步的，所述的凹模底板31为模具钢，由数控加工制成。
12、进一步的，所述的泡沫骨架4采用聚氨酯泡沫发泡成型，具有一定的强度和刚度，并且聚氨酯泡沫对乙酸乙酯具有较好的溶胀性，必要时可利用该特性完成产品脱模处理。
13、进一步的，所述的橡胶气囊5采用硫化橡胶制备，具有较强的耐压、耐温性。
14、一种不可展曲面结构超疏水薄膜气胀成形粘接方法，基于上述气胀成形粘接模具实现，所述的气胀成形粘接方法包括如下步骤：
15、步骤1，待加工薄膜材料2夹持固定。将待加工薄膜材料2放置于凹模底板31上，待加工薄膜材料2边缘与凹模底板31固定边上的机加轮廓线对齐定位，将成型固定夹框32压在待加工薄膜材料2的夹持固定区域上，通过螺栓与凹模底板31固定连接。
16、步骤2，激光微纳加工。将固定好的待加工薄膜材料2放入激光微纳加工平台，校准后完成表面超疏水结构加工。
17、步骤3，膨胀成型工序工装固定。将成型固定夹框32和待加工薄膜材料2拆下，对待加工薄膜材料2进行表面检测；将不可展曲面结构件1待加工面向上放置在凹模底板31中部区域并通过型面定位，并在其表面涂抹粘接用胶，将激光微纳加工后的待加工薄膜材料2已加工表面向上放置在凹模底板31上方，其边缘与凹模底板31固定边上的机加轮廓线对齐定位，在待加工薄膜材料2上方依次放置成型固定夹框32和侧壁模具36并对齐；将填充有泡沫骨架4的橡胶气囊5放入侧壁模具36内，再盖上凹模顶板37，将充气嘴51从凹模顶板37上的预留充气口38穿出，利用螺栓将组合式凹模3拼接紧固，使含有泡沫骨架4的橡胶气囊5下压到位。
18、步骤4，膨胀成形。将充气嘴51与压力源结合，按规定增压规程缓慢增压，橡胶气囊5缓慢膨胀，直至待加工薄膜材料2成型完毕，根据温度控制粘接时间3-5小时，粘接凝固稳定后缓慢降压。
19、步骤5，拆卸检测，拆解气胀成形粘接模具，检测加工件成型精度和表面微结构质量，达到要求后送入机加平台，按机加轮廓线裁切外轮廓，最终得到表面超疏水薄膜材料成型件。
20、本发明的有益效果：
21、目前超快激光加工的超疏水、结构件多为平面试件，在超疏水材料应用阶段需要完成复杂曲面的结构件制备，目前尚无有效的超疏水结构平面薄膜成型方法，采用传统模具冲压会破坏加工好的超疏水结构，而对曲面直接加工超疏水结构因技术水平限制，无法达到需要的加工效果。应用本发明则可以有效的解决薄膜材料激光加工固定、超疏水结构材料无损成型问题，具有极大的应用价值。
1.一种不可展曲面结构超疏水薄膜气胀成形粘接模具，其特征在于，所述的气胀成形粘接模具包括组合式凹模(3)、泡沫骨架(4)和橡胶气囊(5)；
2.根据权利要求1所述的一种不可展曲面结构超疏水薄膜气胀成形粘接模具，其特征在于，所述的组合式凹模(3)具体结构为：
3.根据权利要求1所述的一种不可展曲面结构超疏水薄膜气胀成形粘接模具，其特征在于，所述的橡胶气囊(5)留有充气嘴(51)，凹模顶板(37)上制有预留充气口(38)，充气嘴(51)自充气口38穿出，用于向橡胶气囊(5)内充气加压。
4.根据权利要求1所述的一种不可展曲面结构超疏水薄膜气胀成形粘接模具，其特征在于，所述的泡沫骨架(4)按侧壁模具(36)内侧形状和厚度设置。
5.根据权利要求1所述的一种不可展曲面结构超疏水薄膜气胀成形粘接模具，其特征在于，所述的凹模底板(31)为模具钢，由数控加工制成。
6.根据权利要求1所述的一种不可展曲面结构超疏水薄膜气胀成形粘接模具，其特征在于，所述的泡沫骨架(4)采用聚氨酯泡沫发泡成型。
7.根据权利要求1所述的一种不可展曲面结构超疏水薄膜气胀成形粘接模具，其特征在于，所述的橡胶气囊(5)采用硫化橡胶制备。
8.一种不可展曲面结构超疏水薄膜气胀成形粘接方法，基于权利要求1-7任一所述的气胀成形粘接模具实现，其特征在于，所述的气胀成形粘接方法包括如下步骤：
