[0001] 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。

[0002] 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。

[0003] 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。

[0033] 下文将以实施例的形式对本发明作进一步说明。然而，这些实施例只是就本发明的优选实施方式进行举例说明，本发明的保护范围不应解释为仅限于这些实施例。

[0034] 图5中所示不可展曲面结构件1表面制有100mm*200mm*20mm棱台凹面，棱台斜面45°，圆角弧度120°，待加工薄膜材料2大小为450mm*450mm，其中部为超疏水结构区域21大小为400mm*400mm，其余为夹持固定区域，如图2所示。

[0035] 本实施例提供一种不可展曲面结构超疏水薄膜气胀成形粘接模具，包括组合式凹模3、泡沫骨架4和橡胶气囊5，如图1所示。

[0036] 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，如图6所示。

[0037] 如图3所示，所述的凹模底板31为矩形板，外轮廓大小为600mm*600mm，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。

[0038] 如图4所示，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。

[0039] 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。

[0040] 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。

[0041] 如图7所示，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。

[0042] 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：

[0043] 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。

[0044] 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。

[0045] 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，并在其表面涂抹双组份环氧粘接胶，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。

[0046] 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，控制粘接时间为5小时，粘接凝固稳定后缓慢降压。

[0047] 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，最终得到具有100mm*200mm*20(长宽高)mm棱台，棱台斜面45°，圆角弧度120°棱台凹面的400mm*400mm铝合金表面超疏水薄膜材料成型件。

[0048] 以上所述的实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。