(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202211092208.1 (22)申请日 2022.09.08 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115169059 A (43)申请公布日 2022.10.11 (73)专利权人 西安成立 航空制造有限公司 地址 710200 陕西省西安市经济技 术开发 区泾渭新城泾高北路中段泾渭中小工 业园6号楼 (72)发明人 贾北北　 (74)专利代理 机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 专利代理师 潘红 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G01M 13/00(2019.01)G06F 113/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) F23R 3/28(2006.01) (56)对比文件 CN 10859 2086 A,2018.09.28 CN 10976 6638 A,2019.0 5.17 CN 110142408 A,2019.08.20 陈静 等.增材制造使能的航空发动机复杂 构件快速 研发. 《工程设计学报》 .2019,第26卷 (第02期),第123 -132页. 乔泽民 等.基 于均匀设计法的磨粒流加工 试验. 《中国机 械工程》 .2018,第2 9卷(第04期), 第398-402页. 刘钦辉 等.基 于拓扑优化的薄壁 零件装夹 布局确定方法. 《组合机床与自动化加工技 术》 .2012,(第07期),第9 9-102页. 审查员 左臣伟 (54)发明名称 一种发动机燃油喷嘴设计加工方法、 装置和 电子设备 (57)摘要 本申请提供了一种发动机燃油喷嘴设计加 工方法、 装置和电子设备， 通过增材制造和精密 加工相结合的方法， 解决了传统方法加工困难， 多零件组装后精度差、 焊接导致零件产生应力变 形、 零件性能降低的问题。 并且通过拓扑优化设 计对燃油喷嘴进行结构优化， 解决了传统制造燃 油喷嘴只能通过试错的方式进行零件生产， 解决 了传统生产方式周 期长、 工序多、 零件结构强度 不高、 材料浪费多利用率低等问题。 通过对燃油 喷嘴结构的优化， 选择最佳的材料、 工艺参数， 并 且建立适合增材制造的燃油喷嘴模 型， 提高了生 产质量和效率。 权利要求书3页 说明书14页 附图4页 CN 115169059 B 2022.12.23 CN 115169059 B 1.一种发动机 燃油喷嘴设计加工方法， 其特 征在于， 包括： 获取待优化的发动机燃油喷嘴的尺寸参数， 并根据预设的流量目标值， 对所述发动机 燃油喷嘴进行流量测试， 得到所述发动机燃油喷嘴的流量测试结果， 并根据所述发动机燃 油喷嘴的流量测试 的结果， 对所述发动机燃油喷嘴的尺寸参数进行优化， 得到所述发动机 燃油喷嘴的优化尺寸 参数； 利用数值模拟的方法， 在不同工况环境下， 对按照所述优化尺寸参数形成的发动机燃 油喷嘴的流量以及力学性能进 行模拟， 得到尺寸参数优化后的所述 发动机燃油喷嘴在不同 工况环境下的流 量模拟值以及力学性能； 根据所述流量模拟值， 对所述发动机燃油喷嘴进行二次流量测试， 得到所述发动机燃 油喷嘴的二次流量测试结果， 并根据所述发动机燃油喷嘴的二次流量测试结果， 对所述发 动机燃油喷嘴的优化尺寸 参数进行 再次优化， 得到发动机 燃油喷嘴的设计尺寸 参数； 利用拓扑优化技术， 在所述发动机燃油喷嘴满足燃烧室性能要求的情况下， 按照减小 所述发动机燃油喷嘴的重量的需求， 对所述发动机燃油喷嘴的设计尺寸参数进行优化， 得 到发动机 燃油喷嘴的增材制造尺寸 参数； 获取预先缓存的所述发动机燃油喷嘴的不同工况环境与理化性 能的对应关系、 以及理 化性能、 力学性能和金属材 料的对应关系； 根据选择的所述发动机燃油喷嘴的不同工况环境， 从所述发动机燃油喷嘴的不同工况 环境与理化 性能的对应关系中， 选择 出符合这些不同工况环境下的理化 性能； 根据该不同工况环境下的理化性能和上述的力学性能， 从理化性能、 力学性能和金属 材料的对应关系中确定出制造所述发动机 燃油喷嘴的金属材 料； 利用三维造型软件， 按照所述增材制造尺寸参数， 对所述发动机燃油喷嘴进行三维建 模， 得到所述发动机燃油喷嘴的喷嘴模型， 并对所述发动机燃油喷嘴的喷嘴模型进行消除 尖角和棱 边的操作， 使得消除尖角和棱 边的操作后的所述发动机 燃油喷嘴适合增材制造； 将所述发动机燃油喷嘴的喷嘴模型分别放置到不同的摆放位置上， 对不同摆放位置的 所述发动机燃油喷嘴分别按照预先制定的支撑方式进 行支撑， 对在不同摆放位置下的所述 发动机燃油喷嘴， 在预先制 定的支撑方式下 的性能进行测试， 得到不同摆放位置下 的所述 发动机燃油喷嘴的性能测试结果， 并根据得到的所述性能测试结果， 从所述不同摆放位置 中确定所述发动机 燃油喷嘴的摆放 位置； 获取所述发动机燃油喷嘴所满足的燃烧室性 能要求参数， 并确定出与 所述燃烧室性 能 要求的参数、 所述增材制造尺寸 参数以及流 量模拟值匹配的增材制造 工艺参数； 基于所述发动机燃油喷嘴的理化性 能和力学性能， 得到与所述发动机燃油喷嘴的理化 性能和力学性能匹配的后处 理方法和在所述后处 理方法中使用的工艺 参数； 获取所述发动机燃油喷嘴的表面粗糙度， 得到与所述表面粗糙度对应的磨粒规格、 加 工压力和加工时间， 根据所述表面粗糙度以及与所述表面粗糙度对应的磨粒规格、 加工压 力和加工时间建立表面粗糙度回归模型， 并利用所述表面粗糙度回归模型对加工所述发动 机燃油喷嘴的磨粒流抛光工艺 参数进行优化； 获取所述发动机燃油喷嘴的加工精度等级， 确定出满足所述加工精度等级的加工设 备； 获取所述加工设备的加工设备型号， 通过所述加工设备型号和所述增材制造尺寸参权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115169059 B 2数， 确定对所述发动机燃油喷嘴进行加工的夹具， 并基于所述增材制 造尺寸参数确定对所 述发动机 燃油喷嘴进行加工的刀具； 基于所述发动机燃油喷嘴的力学性 能， 确定出与 所述发动机燃油喷嘴的力学性 能匹配 的所述加工设备的工艺 参数。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述利用三维造型软件， 按照所述增材制 造尺寸参数， 对所述发动机 燃油喷嘴进行三维建模， 包括： 利用三维建模软件， 按照所述增材制造尺寸参数， 对所述发动机燃油喷嘴进行三维建 模。 3.一种发动机 燃油喷嘴设计加工装置， 其特 征在于， 包括： 第一加工设计模块， 用于获取待优化的发动机燃油喷嘴的尺寸参数， 并根据预设的流 量目标值， 对所述发动机燃油喷嘴进行流量测试， 得到所述发动机燃油喷嘴的流量测试结 果， 并根据所述发动机燃油喷嘴的流量测试 的结果， 对所述发动机燃油喷嘴的尺寸参数进 行优化， 得到所述 发动机燃油喷嘴的优化尺寸参数； 利用数值模拟的方法， 在不同工况环 境 下， 对按照所述优化尺寸参数形成的发动机燃油喷嘴的流量以及力学性能进行模拟， 得到 尺寸参数优化后的所述 发动机燃油喷嘴在不同工况环境下的流量模拟值以及力学性能； 根 据所述流量模拟值， 对所述发动机燃油喷嘴进行二次流量测试， 得到所述发动机燃油喷嘴 的二次流量测试结果， 并根据所述发动机燃油喷嘴的二次流量测试结果， 对所述发动机燃 油喷嘴的优化尺寸参数进行再次优化， 得到发动机燃油喷嘴的设计尺寸参数； 利用拓扑优 化技术， 在所述发动机燃油喷嘴满足燃烧室性能要求的情况下， 按照减小所述发动机燃油 喷嘴的重量的需求， 对所述发动机燃油喷嘴的设计尺寸参数进行优化， 得到发动机燃油喷 嘴的增材制造尺寸 参数； 第二加工设计模块， 用于获取预先缓存的所述发动机燃油喷嘴的不同工况环境与理化 性能的对应 关系、 以及理化性能、 力学性能和金属材料的对应关系； 根据选择的所述 发动机 燃油喷嘴的不同工况环境， 从所述发动机燃油喷嘴的不同工况环境与理化性能的对应关系 中， 选择出符合这些不同工况环境下 的理化性能； 根据该不同工况环境下 的理化性能和上 述的力学性能， 从理化性能、 力学性能和金属材料 的对应关系中确定出制 造所述发动机燃 油喷嘴的金属材 料； 第三加工设计模块， 用于利用三维造型软件， 按照所述增材制造尺寸参数， 对所述发动 机燃油喷嘴进行三维建模， 得到所述发动机燃油喷嘴的喷嘴模型， 并对所述发动机燃油喷 嘴的喷嘴模型进 行消除尖角和棱边的操作， 使得消除尖角和棱边的操作后的所述 发动机燃 油喷嘴适合增材制造； 第四加工设计模块， 用于将所述发动机燃油喷嘴的喷嘴模型分别放置到不同的摆放位 置上， 对不同摆放位置的所述发动机燃油喷嘴分别按照预先制 定的支撑方式进行支撑， 对 在不同摆放位置下 的所述发动机燃油喷嘴， 在预先制 定的支撑方式下 的性能进行测试， 得 到不同摆放位置下的所述 发动机燃油喷嘴的性能测试结果， 并根据得到的所述性能测试结 果， 从所述 不同摆放 位置中确定所述发动机 燃油喷嘴的摆放 位置； 第五加工设计模块， 用于获取所述发动机燃油喷嘴所满足的燃烧室性能要求参数， 并 确定出与所述燃烧室性能要求参数、 所述增材制造尺寸参数以及流量模拟值匹配的增材制 造工艺参数；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115169059 B 3