專(zhuān)利名稱(chēng)：：周期性縱向變厚度帶材厚區(qū)與薄區(qū)之間的曲線(xiàn)過(guò)渡方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：-本發(fā)明屬于軋制
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種利用軋制的方法直接生產(chǎn)出周期性縱向變厚度帶材
技術(shù)領(lǐng)域：
中的厚區(qū)與薄區(qū)之間的曲線(xiàn)過(guò)渡方法。
背景技術(shù)：
：在世界能源、資源日益緊張、可持續(xù)發(fā)展成為共識(shí)的新形勢(shì)下，汽車(chē)減重受到人們的關(guān)注。激光拼焊板的出現(xiàn)，把厚度不同的鋼板焊接在一起，實(shí)現(xiàn)用于車(chē)身的沖壓板部件的減重；但是，激光拼焊板存在如下缺點(diǎn)，如圖l所示(1)增加了一系列工序，因而增加了生產(chǎn)成本；(2)多了一條(或幾條)焊縫，影響沖壓件的表面質(zhì)量；(3)只能在焊縫處實(shí)現(xiàn)厚度的突變，不能做到厚賊與薄板的過(guò)渡連接。針對(duì)這些問(wèn)題，提出了利用軋制的方法直接生產(chǎn)出周期性縱向變厚度帶材(PeriodicLongitudeProfileStrip),簡(jiǎn)稱(chēng)PLP帶材，如圖2所示，橫切以后變?yōu)榭v向變厚度板材(DTS，DifferenceThicknessSheet),簡(jiǎn)稱(chēng)差厚板或DTS板，以提高質(zhì)量、降低成本，用以取代激光拼焊板的差厚板。利用軋制的方法直接生產(chǎn)差厚板需要在厚區(qū)與薄區(qū)之間有過(guò)渡區(qū)，過(guò)渡區(qū)的形狀與尺寸對(duì)差厚板的成形和使用性能有重要的影響，而過(guò)渡區(qū)的形狀與尺寸是由過(guò)渡曲線(xiàn)決定的。
發(fā)明內(nèi)容'針對(duì)現(xiàn)有激光拼焊板只能在焊縫處實(shí)現(xiàn)厚度突變的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種通過(guò)軋制能夠把帶材縱向二種不同的厚度區(qū)域連接起來(lái)，在連接點(diǎn)處光滑吻接、平緩過(guò)渡的周期性縱向變厚度帶材厚區(qū)與薄區(qū)之間的曲線(xiàn)過(guò)渡方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，一種周期性縱向變厚度帶材厚區(qū)與薄區(qū)之間的曲線(xiàn)過(guò)渡方法，該方法采用如下四種類(lèi)型的過(guò)渡曲線(xiàn)進(jìn)行厚區(qū)與薄區(qū)之間的曲線(xiàn)過(guò)渡:(1)由兩段弧度小于90度的相切圓弧在相切處反向光滑連接而成的雙弧主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)；(2)由一次曲線(xiàn)光滑連接而成的直線(xiàn)主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)；(3)由一段弧度小于90度的圓弧光滑連接而成的凹弧主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)；(4)由高次曲線(xiàn)光滑連接而成的曲線(xiàn)主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)。所述的雙弧主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)依下式確定當(dāng)0:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>當(dāng)7《K/日寸，少=^(夂—g,h""+<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>其中，l為過(guò)渡區(qū)的長(zhǎng)度，ha為帶材薄區(qū)的厚度，k為帶材厚區(qū)的厚度。所述的直線(xiàn)主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)依下式確定<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>其中，l為過(guò)渡區(qū)的長(zhǎng)度，ha為帶材薄區(qū)的厚度，hb為帶材厚區(qū)的厚度。所述的凹弧主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)依下式確定<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>其中，l為過(guò)渡區(qū)的長(zhǎng)度，ha為帶材薄區(qū)的厚度，hb為帶材厚區(qū)的厚度'所述的曲線(xiàn)主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)采用三次冪函數(shù)曲線(xiàn)時(shí)'，依下式確定<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>其中，l為過(guò)渡區(qū)的長(zhǎng)度，ha為帶材薄區(qū)的厚度，hb為帶材厚區(qū)的厚度。本發(fā)明的有益效果1)通過(guò)本發(fā)明的曲線(xiàn)過(guò)渡方法生產(chǎn)的帶材的過(guò)渡區(qū)的形狀與尺寸可以根據(jù)部件的受力情況進(jìn)行選擇，也可以根據(jù)用戶(hù)的需要進(jìn)行控制；2)通過(guò)本發(fā)明的曲線(xiàn)過(guò)渡方法生產(chǎn)的帶材的過(guò)渡區(qū)在相交處連續(xù)、光滑，容易通過(guò)軋制的方法獲得；3)本發(fā)明的曲線(xiàn)過(guò)渡方法改變厚度控制容易，可以方便地生產(chǎn)出二種以丄厚度組合的板材；'4)本發(fā)明的曲線(xiàn)過(guò)渡方法采用的四種類(lèi)型的過(guò)渡曲線(xiàn)均有確切的數(shù)學(xué)模型，適于實(shí)現(xiàn)模型控制。圖1是現(xiàn)有的激光拼焊板的結(jié)構(gòu)示意圖2是采用本發(fā)明的曲線(xiàn)過(guò)渡方法加工的差厚板的結(jié)構(gòu)示意圖圖3是過(guò)渡區(qū)采用四種類(lèi)型的過(guò)渡曲線(xiàn)的差厚板的示意(a)是過(guò)渡區(qū)采用雙弧主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)的差厚板的示意(b)是過(guò)渡區(qū)采用直線(xiàn)主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)的差厚板的示意圖；(C)是過(guò)渡區(qū)采用凹弧主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)的差厚板的示意圖；(d)是過(guò)渡區(qū)采用曲線(xiàn)主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)的差厚板的示意圖4是四種類(lèi)型的過(guò)渡曲線(xiàn)在直角坐標(biāo)系中的示意(a)是雙，主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)在直角坐標(biāo)系中的示意(b)是直輯主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)在直角坐標(biāo)系中的示意(C)是凹弧主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)在直角坐標(biāo)系中的示意圖；.(d)是曲線(xiàn)主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)在直角坐標(biāo)系中.的示意圖；其中，圖1中，l一厚板，2—焊縫，3—薄板；圖2中，4—厚區(qū)，5—過(guò)渡區(qū)，6—薄區(qū)。具體實(shí)施例方式一種周期性縱向變厚度帶材厚區(qū)與薄區(qū)之間的曲線(xiàn)過(guò)渡方法，該方法采用如下四種類(lèi)型的過(guò)渡曲線(xiàn)進(jìn)行厚區(qū)與薄區(qū)之間的曲線(xiàn)過(guò)渡(1)雙弧主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)如圖3(a)所示，由兩段弧度小于90度的相切圓弧在相切處反向光滑連接而成，兩段圓弧與厚區(qū)及薄區(qū)相吻接；(2)直線(xiàn)主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)如圖3(b)所示，由一次曲線(xiàn)光滑連接而成，直線(xiàn)相交處用圓弧吻接，形狀比較簡(jiǎn)單；(3)凹弧主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)如圖3(c)所示，由一段弧度小于90度的圓弧光滑連接而成，這種過(guò)渡曲線(xiàn)比雙弧主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)節(jié)省金屬，但實(shí)現(xiàn)的難度比較大；(4)曲線(xiàn)主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)如圖3(d)所示，由高次曲線(xiàn)光滑連接而成，能夠適應(yīng)不同的形狀要求，比較典型的是取三次冪函數(shù)曲線(xiàn)。以上四種類(lèi)型的過(guò)渡曲線(xiàn)中，雙弧主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)和凹弧主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)適應(yīng)于較短的過(guò)渡區(qū)，直線(xiàn)主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)和曲線(xiàn)主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)適應(yīng)于較長(zhǎng)的過(guò)渡區(qū)。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所采用的四種類(lèi)型的過(guò)渡曲線(xiàn)的數(shù)學(xué)模型的求取過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明雙弧主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)的數(shù)學(xué)模型的求取過(guò)程如下如圖4(a)所示，選取半徑R相等的兩段圓弧在b點(diǎn)相切，差厚板的薄區(qū)與過(guò)渡曲線(xiàn)在a點(diǎn)相連，連接點(diǎn)光滑平緩，差厚板的厚區(qū)與過(guò)渡曲線(xiàn)在d點(diǎn)相連，連接點(diǎn)光滑平緩；c點(diǎn)、e點(diǎn)分別為兩段圓弧的圓心。為處理方便，坐標(biāo)原點(diǎn)取在薄區(qū)與過(guò)渡曲線(xiàn)相連的a點(diǎn)，其中，yd為厚區(qū)與薄區(qū)的厚差之半。設(shè)過(guò)渡區(qū)的長(zhǎng)度為1，薄區(qū)和厚區(qū)的厚度分別為ha和hb，則有<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>當(dāng)0《;^丄時(shí)2當(dāng)""/時(shí)2取兩段圓弧曲線(xiàn)&5—般形式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>在圖4(a)所示的坐標(biāo)系中可以得出-則(2)式可表示為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>則(3)式可表示為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>聯(lián)立以上方程可得:及=<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>由(6)式可得當(dāng)0《XS垂時(shí)，y=i+V/2—X2，將(8)式代入得<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>由(7)式可得.當(dāng)i《X^Z時(shí)，j/^士(^一、)一及+V及2—(;c一02，將(8)式代入得<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>(9)、(IO)式即為雙弧主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)的數(shù)學(xué)模型表達(dá)式。帶入不同的參數(shù)，可以得到具體的表達(dá)式，如表1所示。按照這樣的曲線(xiàn)連接厚區(qū)與薄區(qū)，能夠保證連接點(diǎn)連續(xù)、光滑、平<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>2401|,401、22397/,401、2,，m222203401|,401、224V4397,401、2,w4V42—2xS/2102"扁1601(薩2/161616H丄22直線(xiàn)主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)的數(shù)學(xué)模型的求取過(guò)程如下如圖4(b)所示，過(guò)渡曲線(xiàn)在a點(diǎn)與差厚板的薄區(qū)相連，在b點(diǎn)與差厚板的厚區(qū)相連。為處理方便，坐標(biāo)原點(diǎn)取在過(guò)渡曲線(xiàn)與薄區(qū)相連的a點(diǎn)，其中，yb為厚區(qū)與薄區(qū)的厚差之半。設(shè)過(guò)渡區(qū)的長(zhǎng)度為l，薄區(qū)和厚區(qū)的厚度分別為K和hb，則有A="h=|(、-、)取直線(xiàn)的一般形式為:v=c0在圖4(b)所示的坐標(biāo)系中可以得出:&=o，凡=o，^=/，聯(lián)立以上方程可得:2/將(14)式代入(12)式可得(K)2/(11)(12)(13)(14)(15)(15)式即為直線(xiàn)主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)的數(shù)學(xué)模型表達(dá)式。帶入不同的參數(shù)，可以得到具體的表達(dá)式，如表2所示。按照這樣的直線(xiàn)連接厚區(qū)與薄區(qū)，能夠保證連接點(diǎn)連續(xù)、光滑、平緩。表2不同參數(shù)—<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>凹弧主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)的數(shù)學(xué)模型的求取過(guò)程如下如圖4(c)所示，差厚板的薄區(qū)與過(guò)渡曲線(xiàn)在a點(diǎn)相連，連接點(diǎn)光滑平緩，差厚板的厚區(qū)與過(guò)渡曲線(xiàn)在b點(diǎn)相連；c點(diǎn)為圓弧的圓心，R為圓弧的半徑。為處理方便，坐標(biāo)原點(diǎn)取在薄區(qū)與過(guò)渡曲線(xiàn)相連的a點(diǎn)，其中，yb為厚區(qū)與薄區(qū)的厚差之半。設(shè)過(guò)渡區(qū)的長(zhǎng)度為l，薄區(qū)和厚區(qū)的厚度分別為ha和hb，則有<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>取圓弧曲線(xiàn)的一般形式為(Hc)2+(>^c)2=i2在圖4(C)所示的坐標(biāo)系中可以得出;cc=0,yc=i，則(17)式可表示為:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>聯(lián)立以上方程可得<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>將(20)式代入'(19)式則有:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>(16)(17)(18)(19)(20)(21)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>(21)式即為凹弧主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)的數(shù)學(xué)模型表達(dá)式。帶入不同的參數(shù)，可以得到具體的表達(dá)式，如表3所示。按照這樣的曲線(xiàn)連接厚區(qū)與薄區(qū)，能夠保證連接點(diǎn)連續(xù)、光滑、平緩。表3不同參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>'凹弧主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)的數(shù)學(xué)模型的具體表達(dá)式<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>曲線(xiàn)主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)的數(shù)學(xué)模型的求取過(guò)程如下如圖4(d)所示，選擇三次冪函數(shù)曲線(xiàn)作為曲線(xiàn)主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)，差厚板的薄區(qū)與過(guò)渡曲線(xiàn)在a點(diǎn)相連，差厚板的厚區(qū)與過(guò)渡曲線(xiàn)在b點(diǎn)相連。為處理方便，坐標(biāo)原點(diǎn)取在薄區(qū)與過(guò)渡曲線(xiàn)相連的a點(diǎn)；其中，yh為厚區(qū)與薄區(qū)的厚差之半。設(shè)過(guò)渡區(qū)的長(zhǎng)度為l，薄區(qū)和厚區(qū)的厚度分別為&和hb，則有-"，(22)取三次冪函數(shù)曲線(xiàn)的一般形式為少=c0++c2x2+c3x3(23)由圖4(d)所示的坐標(biāo)系以及連接點(diǎn)光滑平緩，一階導(dǎo)數(shù)為零，可以得出^=0=0，凡,=_yA，乂=0=0，乂^=0求取(23)式的一階導(dǎo)數(shù)3/=+2c2x+3c3x2聯(lián)立以上方程可得c0=0，q=0,c2將(26)式代入(23)式則有將(22)式代入(27)式則有-(24)(25)c5=—2(26)(27)9<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>(28)式即為曲線(xiàn)主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)采用三次冪函數(shù)曲線(xiàn)時(shí)的數(shù)學(xué)模型表達(dá)式。帶入不同的參數(shù)，可以得到具體的表達(dá)式，如表4所示。按照這樣的曲線(xiàn)連接厚區(qū)與薄區(qū)，能夠保證連接點(diǎn)連續(xù)、光滑、平緩-。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求1、一種周期性縱向變厚度帶材厚區(qū)與薄區(qū)之間的曲線(xiàn)過(guò)渡方法，其特征在于，該方法采用如下四種類(lèi)型的過(guò)渡曲線(xiàn)進(jìn)行厚區(qū)與薄區(qū)之間的曲線(xiàn)過(guò)渡(1)由兩段弧度小于90度的相切圓弧在相切處反向光滑連接而成的雙弧主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)；(2)由一次曲線(xiàn)光滑連接而成的直線(xiàn)主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)；(3)由一段弧度小于90度的圓弧光滑連接而成的凹弧主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)；(4)由高次曲線(xiàn)光滑連接而成的曲線(xiàn)主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種周期性縱向變厚度蒂材厚區(qū)與薄區(qū)之間的曲線(xiàn)過(guò)渡方法，其特征在于所述的雙弧主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)依下式確定當(dāng)""丄時(shí)，"4/2+關(guān)2"28(&-/0V當(dāng)""/時(shí)，y"(A廣/u-~。2fa、。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>(")2其中，l為過(guò)渡區(qū)的長(zhǎng)度，ha為帶材薄區(qū)的厚度，hb為帶材厚區(qū)的厚度。.3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種周期性縱向變厚度帶材厚區(qū)與薄區(qū)之間的曲線(xiàn)過(guò)渡方法，其特征在于所述的直線(xiàn)主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)依下式確定其中，l為過(guò)渡區(qū)的長(zhǎng)度，ha為帶材薄區(qū)的厚度，hb為帶材厚區(qū)的厚度。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種周期性縱向變厚度帶材厚區(qū)與薄區(qū)之間的曲線(xiàn)過(guò)渡方法，其特征在于所述的凹弧主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)依下式確定其中，l為過(guò)渡區(qū)的長(zhǎng)度，ha為帶材薄區(qū)的厚度，hb為帶材厚區(qū)的厚度。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種周期性縱向變厚度帶材厚區(qū)與薄區(qū)之間的曲線(xiàn)過(guò)渡方法，其特征在于所述的曲線(xiàn)主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)采用三次冪函數(shù)曲線(xiàn)時(shí)，依下式確定^其中，l為過(guò)渡區(qū)的長(zhǎng)度，h。為帶材薄區(qū)的厚度，hb為帶材厚區(qū)的厚度c全文摘要一種周期性縱向變厚度帶材厚區(qū)與薄區(qū)之間的曲線(xiàn)過(guò)渡方法屬于軋制
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種利用軋制的方法直接生產(chǎn)出周期性縱向變厚度帶材
技術(shù)領(lǐng)域：
中的厚區(qū)與薄區(qū)之間的曲線(xiàn)過(guò)渡方法。本發(fā)明提供一種通過(guò)軋制能夠把帶材縱向二種不同的厚度區(qū)域連接起來(lái)，在連接點(diǎn)處光滑吻接、平緩過(guò)渡的周期性縱向變厚度帶材厚區(qū)與薄區(qū)之間的曲線(xiàn)過(guò)渡方法。該方法采用如下四種類(lèi)型的過(guò)渡曲線(xiàn)進(jìn)行厚區(qū)與薄區(qū)之間的曲線(xiàn)過(guò)渡(1)由兩段弧度小于90度的相切圓弧在相切處反向光滑連接而成的雙弧主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)；(2)由一次曲線(xiàn)光滑連接而成的直線(xiàn)主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)；(3)由一段弧度小于90度的圓弧光滑連接而成的凹弧主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)；(4)由高次曲線(xiàn)光滑連接而成的曲線(xiàn)主導(dǎo)型過(guò)渡曲線(xiàn)。文檔編號(hào)G05B19/04GK101607267SQ200910012400公開(kāi)日2009年12月23日申請(qǐng)日期2009年7月7日優(yōu)先權(quán)日2009年7月7日發(fā)明者劉相華,吳志強(qiáng),杰孫,濤孫,張殿華,穎支,旭李,矯志杰,胡賢磊申請(qǐng)人:東北大學(xué)