[发明专利]一种喷嘴及其加工方法

权利要求书

1.一种喷嘴，其特征在于，包括喷嘴本体，所述喷嘴本体的内部设有相互隔离的喷涂通道和冷却通道，所述冷却通道设置于所述喷涂通道的外周，所述喷涂通道和所述冷却通道均沿所述喷嘴本体的长度方向设置，且所述喷嘴本体为3D打印件；

所述喷嘴本体沿其长度方向设置有通孔并形成所述喷涂通道，所述喷涂通道包括依次相连通的收缩段、喉部和扩张段，所述喷涂通道的孔径沿所述收缩段至所述喉部逐渐减小，所述喷涂通道的孔径沿所述喉部至所述收缩段逐渐增大，所述冷却通道设置于所述喉部和所述扩张段的外周，所述冷却通道包括进水口和出水口，所述进水口和所述出水口位于所述喷嘴本体的收缩段上，且所述进水口和所述出水口均设置于所述喉部的外侧；

所述喷涂通道的内壁与所述冷却通道的内壁之间形成的最小距离为d，其中d的取值范围为0.15mm≤d≤0.3mm；

所述喷嘴本体的横截面为圆形、椭圆形或矩形；

当所述喷嘴本体的横截面为圆形或椭圆形时，所述冷却通道呈螺旋状，且所述冷却通道环设于所述喷涂通道的外周；

当所述喷嘴本体的横截面为矩形时，所述冷却通道呈直线状，且所述冷却通道倾斜设置于所述喷涂通道的外周。

2.一种基于权利要求1所述喷嘴的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

对所述喷嘴本体进行初步建模；

在所述喷嘴本体内设计喷涂通道和冷却通道，根据喷涂通道的粒子加速需求设计所述喷涂通道，根据所述喷嘴本体的横截面的形状和所述喷嘴本体的尺寸初步设计所述冷却通道，当所述喷嘴本体的横截面为圆形或椭圆形时，设计所述冷却通道为螺旋状，且所述冷却通道环设于所述喷涂通道的外周，当所述喷嘴本体的横截面为矩形时，设计所述冷却通道为直线状，且所述冷却通道倾斜设置于所述喷涂通道的外周；

判断所述喷嘴本体是否满足3D打印要求，若所述喷嘴本体满足3D打印要求，则完成所述喷嘴本体的喷涂通道和冷却通道的设计，若所述喷嘴本体不满足3D打印要求，则优化设计所述喷嘴本体结构，调节所述冷却通道与所述喷涂通道之间的间距值，使得所述冷却通道和所述喷涂通道相隔离，优化所述冷却通道使得通道完整连贯，确保所述喷嘴本体内无塌陷，直至所述喷嘴本体满足3D打印要求，则相应完成所述喷嘴本体的喷涂通道和冷却通道的设计；

利用CAE软件模拟所述喷嘴本体工作时的热传递过程，分析并优化得到满足冷却效果的冷却通道；

确定所述喷嘴本体的最终模型，将所述最终模型导入至3D打印设备加工。

3.根据权利要求2所述的喷嘴的加工方法，其特征在于，对所述喷嘴本体进行初步建模时，具体需要根据与所述喷嘴本体相配套的喷枪相对应，得到所述喷嘴本体的整体外形结构。

4.根据权利要求2所述的喷嘴的加工方法，其特征在于，利用CAE软件模拟所述喷嘴本体工作时的热传递过程，分析并优化得到满足冷却效果的冷却通道的具体步骤为：

在CAE软件中模拟所述喷嘴本体的热传递过程，重点关注喷嘴本体的喉部区域的冷却效果，判断冷却效果是否满足要求，若所述喷嘴本体满足冷却要求，则完成所述喷嘴本体的设计，若所述喷嘴本体不满足冷却要求，则进一步优化设计所述冷却通道和/或更改冷却液相应参数，直至所述喷嘴本体满足冷却要求，则最终完成所述喷嘴本体的喷涂通道和冷却通道的设计。

5.根据权利要求4所述的喷嘴的加工方法，其特征在于，进一步优化设计所述冷却通道和/或更改冷却液相应参数的具体操作为：

优选设计所述冷却通道为螺旋状，调节所述螺旋状的冷却通道的螺距，更改所述冷却通道的孔径尺寸；调节所述冷却液的温度，更改所述冷却液的流速，直至所述喷嘴本体满足冷却要求。