多腔体型材结构及其制备方法与流程

1.本发明涉及辊压型材技术领域，具体地，涉及一种多腔体型材结构及其制备方法。


背景技术：

2.现有技术中的腔体型材结构多为单腔结构的方矩形管，进一步的为双腔结构，比如日字管、b字管、8字管等，除此之外，还有一些型材结构为三腔体或五腔体等。以五腔体型材结构为例，型材结构的所有的支撑臂一般为单侧成形，整个结构中最复杂和工序最多的都设置在同一侧，另一侧为最后一个封闭腔，主要为一长边，最后进行弯折后与一侧支撑臂等相连接固定，较为简单，也就是说整个成形过程不是对称的，前面构成一腔体、二腔体、三腔体、四腔体的结构时，需要在单侧成形时，全部成形后进行弯折，才能与底部长边接触，而四个开口的支撑臂结构进行最后弯折时，模具无法在弯曲位置与材料接触，从而进行空弯，而这种方式对成形加工难度增加，尺寸形状不受控制，导致产品精度质量差，随着腔体的增加，也会随成形工序逐步增多，内部结构越多时，弯折成形会继续增加难度，尤其是空弯更加难以控制，假设腔体数量为a，那么需要对a-1个腔体进行成形，工序复杂，加工难度大。
3.公开号为cn212685470u的专利文献公开了一种用于汽车防撞梁的双中央支腿管梁，可以用作防护装置，包括空心梁，所述空心梁由两条长边及两条短边围成的横截面呈四边形的梁，其中一条长边的中部向空心梁内部凹陷形成一面开口，一面凸起的凹陷部位，凹陷部位的凸起端与另一条长边固定连接，凹陷部位的两侧壁在空心梁内形成支撑且将空心梁分隔成两个独立的腔室，凹陷部位开口端的长边上设置有封闭开口的搭接壁。但是该专利文献中产品的截面设计，整体设计不对称，且偏向严重，主要为单侧成形，最后一个腔体成形的完成需要等待单侧成形结束，故成形工序多，成形更复杂；同时存在辊压工艺中，模具和材料在弯角处无法接触导致空弯这一技术难点，会产生工序难以控制的尺寸精度问题；焊接过程中，存在点焊和激光焊，工艺多，控制复杂，同时腔体继续增加后，成形制造性降低；最后在长边搭接，腔体封闭时，长边未提前进行辊压技术处理，与两个独立的搭接面直接简单接触，在两次焊接过程中，存在焊接间隙，出现焊接不稳定等问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种多腔体型材结构及其制备方法。
5.根据本发明提供的一种多腔体型材结构，包括中间支撑结构、第一连接结构以及第二连接结构；
6.所述中间支撑结构包括依次连接且开口方向交错相反的第一凹陷结构、第二凹陷结构、第三凹陷结构以及第四凹陷结构；
7.所述第一连接结构依次连接所述第一凹陷结构的开口端、所述第二凹陷结构的凸起端、所述第三凹陷结构的开口端；所述第一连接结构与所述第一凹陷结构形成第一封闭腔体，所述底部连接结构与所述第三凹陷结构形成第三封闭腔体；
8.所述第二连接结构依次连接所述第四凹陷结构的开口端、所述第三凹陷结构的凸起端、所述第二凹陷结构的开口端；所述第二连接结构与所述第四凹陷结构形成第二封闭腔体，所述顶部连接结构与所述第二凹陷结构形成第四封闭腔体。
9.优选的，包括端部依次连接设置的第二底壁、第四支撑臂、第二顶壁、第二支撑臂、第一底壁、第一支撑臂、第一顶壁、第三支撑臂、第三底壁、第五支撑臂以及第三顶壁；
10.所述第四支撑臂、所述第二顶壁以及所述第二支撑臂形成所述第一凹陷结构；所述第二支撑臂、所述第一底壁以及第一支撑臂形成所述第二凹陷结构；所述第一支撑臂、所述第一顶壁以及第三支撑臂形成所述第三凹陷结构；所述第三支撑臂、所述第三底壁以及第五支撑臂形成所述第四凹陷结构；
11.所述第二底壁作为第一连接结构，所述第二底壁的一端连接设置在所述第四支撑臂上，所述第二底壁的壁身连接设置在所述第一底壁上，所述第二底壁的另一端连接设置在所述第三支撑臂或所述第三底壁上；
12.所述第三顶壁作为第二连接结构，所述第三顶壁的一端连接设置在所述第五支撑臂的一端，所述第三顶壁的壁身连接设置在所述第一顶壁，所述第三顶壁的另一端连接设置在所述第二支撑臂或所述第二顶壁上。
13.优选的，所述第二底壁的另一端连接设置有第一弧形结构，所述第二底壁通过所述第一弧形结构与所述第三支撑臂连接；
14.所述第三顶壁的另一端连接设置有第二弧形结构，所述第三顶壁通过所述第二弧形结构与所述第二支撑臂连接。
15.优选的，所述第二底壁、所述第二顶壁、所述第一底壁、所述第一顶壁、所述第三底壁、所述第三顶壁之间相平行设置。
16.优选的，所述第一底壁和所述第一支撑臂之间存在夹角；
17.所述第一支撑臂和所述第二支撑臂关于所述第一底壁的中线对称设置；所述第二支撑臂和所述第四支撑臂关于所述第二顶壁的中线对称设置；所述第三支撑臂和所述第一支撑臂关于所述第一顶壁的中线对称设置；所述第五支撑臂和所述第三支撑臂关于所述第三底壁的中线对称设置。
18.优选的，所述第一底壁和所述第一顶壁均垂直于所述第一支撑臂。
19.优选的，所述第一支撑臂、所述第二支撑臂、所述第三支撑臂、所述第四支撑臂、所述第五支撑臂、所述第一底壁、所述第二底壁、所述第三底壁、所述第一顶壁、所述第二顶壁、所述第三顶壁、所述第一弧形结构以及所述第二弧形结构一体成型设置。
20.优选的，所述第二底壁的壁身焊接设置在所述第一底壁上，所述第二底壁的另一端焊接设置在所述第三支撑臂或所述第三底壁上。
21.优选的，所述第三顶壁的壁身焊接设置在所述第一顶壁上，所述第三顶壁的另一端焊接设置在所述第二支撑臂或所述第二顶壁上。
22.本发明还提供一种基于上述的多腔体型材结构的制备方法，包括如下步骤：
23.步骤1：对金属板进行冷弯弯折，通过多道次冷弯弯折在金属板的中部位置形成第一支撑臂；
24.步骤2：对所述第一支撑臂两侧的金属板继续进行多道次冷弯弯折，以第一支撑臂为界，使所述第一支撑臂一侧的金属板依次形成连接所述第一支撑臂的第一底壁和连接所
述第一底壁的第二支撑臂，使所述第一支撑臂、所述第一底壁以及所述第二支撑臂形成一凹形结构，同时，使所述第一支撑臂另一侧的金属板依次形成连接所述第一支撑臂的第一顶壁和连接所述第一顶壁的第三支撑臂，使所述第一支撑臂、所述第一顶壁以及第三支撑臂形成一凸形结构；
25.步骤3：对靠近所述第二支撑臂一侧的金属板继续进行冷弯弯折，使金属板依次形成连接所述第二支撑臂的第二顶壁、连接所述第二顶壁的第四支撑臂以及连接所述第四支撑臂的第二底壁，同时，对靠近所述第三支撑臂一侧的金属板进行冷弯弯折，使金属板依次形成连接所述第三支撑臂的第三底壁、连接所述第三底壁的第五支撑臂以及连接所述第五支撑臂的第三顶壁；
26.步骤4：对所述第二底壁和所述第三顶壁继续冷弯弯折，在所述第二底壁端部形成所述第一弧形结构，在所述第三顶壁端部形成所述第二弧形结构；
27.步骤5：通过焊接将所述第二底壁和所述第一底壁固定连接，使所述第二底壁、所述第二支撑臂、所述第二顶壁以及所述第四支撑臂形成所述第一封闭腔体，同时，通过焊接将所述第三顶壁和所述第一顶壁固定连接，使所述第三顶壁、所述第三支撑臂、所述第三底壁以及所述第五支撑臂形成所述第二封闭腔体；
28.步骤6：对所述第二底壁和所述第三顶壁继续冷弯弯折，通过焊接使所述第一弧形结构和所述第三支撑臂固定连接，使所述第二底壁、所述第三支撑臂、所述第一顶壁以及所述第一支撑臂形成所述第三封闭腔体，同时，通过焊接使所述第二弧形结构和所述第二支撑臂固定连接，使所述第三顶壁、所述第二支撑臂、所述第一底壁以及所述第一支撑臂形成所述第四封闭腔体。
29.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
30.1、本发明的多腔管型材截面设计更合理，采用中心对称式辊压设计，两边独立成形，互不干涉，同时材料选用强度600mpa及以上汽车高强度钢材，具有良好的可制造性，可焊接性，在产品轻量化的同时，获得结构高强度和高刚度；
31.2、本发明的多腔管型材不仅提高了结构的强度、刚度、稳定性，同时结构的成形过程采用两侧同时独立进行，可以减少成形的模具工序，降低成本，同时更快高效的稳定成形；
32.3、本发明的多腔管型材在成形中避免现有技术中出现空弯这一问题，模具和材料可以良好接触，每一步成形更加到位，提高产品尺寸精度，保证产品质量；
33.4、为了更有利于焊接质量，本发明采用对材料进行预先反弯技术处理，在腔体连接处多处焊接，焊接形式较常规的垂直叠焊，接触良好，有效连接强度更高，确保结构的完整性，提高了结构稳定性；
34.5、本发明的制备方法采用中心对称式辊压设计，独立成形互不干涉，两侧同步进行成形，只需要一侧对一半的结构进行成形，另外一侧同步进行另外一半结构的成形，在辊压制备过程中，避免了常见的空弯，增加长边的反弯技术处理，这样结构中的腔体成形工序数降低，同样的工艺制造难度降低，加工道次和模具数量大大降低，会使产品的质量、效率、稳定性提升，成本降低，随着腔体数量的进一步增加，该优势更加明显。
附图说明
35.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
36.图1为本发明的多腔体型材结构的结构示意图；
37.图2为多腔体型材结构的第一支撑臂的形成过程；
38.图3为多腔体型材结构的第一底壁、第二支撑臂、第一顶壁以及第三支撑臂的成形过程示意图；
39.图4为多腔体型材结构的第二顶壁、第四支撑臂、第二底壁、第三底壁、第五支撑臂以及第三顶壁的形成过程示意图；
40.图5为图4中最后成型结构的示意图；
41.图6为第一封闭腔体、第二封闭腔体、第三封闭腔体以及第四封闭腔体的形成过程示意图；
42.图7为激光焊接点的位置示意图；
43.图8～10为其他形式的四腔体型材结构的结构示意图；
44.图11～14为六腔体型材结构的结构示意图；
45.图15为带有第一弧形结构和第二弧形结构的结构示意图；
46.图16～20为带有第一弧形结构和第二弧形结构的多腔体型材结构的成形示意图。
47.图中示出：
48.第一支撑臂1
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第一封闭腔体12
49.第二支撑臂2
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第二封闭腔体13
50.第三支撑臂3
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第三封闭腔体14
51.第四支撑臂4
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第四封闭腔体15
52.第五支撑臂5
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第一激光焊接点16
53.第一顶壁6
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第二激光焊接点17
54.第二顶壁7
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第三激光焊接点18
55.第三顶壁8
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第四激光焊接点19
56.第一底壁9
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第一弧形结构20
57.第二底壁10
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第二弧形结构21
58.第三底壁11
具体实施方式
59.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
60.实施例1：
61.如图1～20所示，本实施例提供一种多腔体型材结构，包括中间支撑结构、第一连接结构以及第二连接结构，中间支撑结构包括依次连接且开口方向交错相反的第一凹陷结构、第二凹陷结构、第三凹陷结构以及第四凹陷结构，第一连接结构依次连接第一凹陷结构
的开口端、第二凹陷结构的凸起端、第三凹陷结构的开口端；第一连接结构与第一凹陷结构形成第一封闭腔体12，底部连接结构与第三凹陷结构形成第三封闭腔体14，第二连接结构依次连接第四凹陷结构的开口端、第三凹陷结构的凸起端、第二凹陷结构的开口端；第二连接结构与第四凹陷结构形成第二封闭腔体13，顶部连接结构与第二凹陷结构形成第四封闭腔体15。
62.本实施例提供一种多腔体型材结构，包括端部依次连接设置的第二底壁10、第四支撑臂4、第二顶壁7、第二支撑臂2、第一底壁9、第一支撑臂1、第一顶壁6、第三支撑臂3、第三底壁11、第五支撑臂5以及第三顶壁8。
63.第四支撑臂4、第二顶壁7以及第二支撑臂2形成第一凹陷结构，第二支撑臂2、第一底壁9以及第一支撑臂1形成第二凹陷结构，第一支撑臂1、第一顶壁6以及第三支撑臂3形成第三凹陷结构，第三支撑臂3、第三底壁11以及第五支撑臂5形成第四凹陷结构。
64.第二底壁10作为第一连接结构，第二底壁10的一端连接设置在第四支撑臂4上，第二底壁10的壁身连接设置在第一底壁9上，第二底壁10的另一端连接设置在第三支撑臂3或第三底壁11上。第三顶壁8作为第二连接结构，第三顶壁8的一端连接设置在第五支撑臂5的一端，第三顶壁8的壁身连接设置在第一顶壁6，第三顶壁8的另一端连接设置在第二支撑臂2或第二顶壁7上。
65.第二底壁10、第四支撑臂4、第二顶壁7以及第二支撑臂2形成第一封闭腔体12，第三顶壁8、第五支撑臂5、第三底壁11以及第三支撑臂3形成第二封闭腔体13，第二底壁10、第一支撑臂1、第一顶壁6以及第三支撑臂3形成第三封闭腔体14，第三顶壁8、第一支撑臂1、第一底壁9以及第二支撑臂2形成第四封闭腔体15。第二底壁10、第四支撑臂4、第二顶壁7、第二支撑臂2、第一底壁9、第一支撑臂1、第一顶壁6、第三支撑臂3、第三底壁11、第五支撑臂5以及第三顶壁8均采用强度600mpa以上的高强度钢材。
66.如图1～14所示，为第二底壁10的另一端连接设置在第三底壁11上，且第三顶壁8的另一端连接设置在第二顶壁7上时，多腔体型材结构的结构示意图和成形示意图。如图15～20所示，为第二底壁10的另一端连接设置在第三支撑臂3上，且第三顶壁8的另一端连接设置在第二支撑臂2上时，多腔体型材结构的结构示意图和成形示意图。
67.本实施例中，第二底壁10的另一端连接设置在第三支撑臂3上，且第三顶壁8的另一端连接设置在第二支撑臂2上，第二底壁10的另一端连接设置有第一弧形结构20，第二底壁10通过第一弧形结构20与第三支撑臂3连接，第三顶壁8的另一端连接设置有第二弧形结构21，第三顶壁8通过第二弧形结构21与第二支撑臂2连接。第一弧形结构20与第二底壁10一体成型，第一弧形结构20焊接设置在第三支撑臂3上，第二弧形结构21与第三顶壁8一体成型，第二弧形结构21焊接设置在第二支撑臂2上。
68.第二底壁10的壁身焊接设置在第一底壁9上，第二底壁10的另一端焊接设置在第三支撑臂3或第三底壁11上，焊接方式采用端部焊接，连接处的焊接点设置为1个或多个。第三顶壁8的壁身焊接设置在第一顶壁6上，第三顶壁8的另一端焊接设置在第二支撑臂2或第二顶壁7上，焊接方式采用端部焊接，连接处的焊接点设置为1个或多个。在其他实施例中，也可以采用其他焊接方式进行固定。
69.第一支撑臂1、第二支撑臂2、第三支撑臂3、第四支撑臂4、第五支撑臂5、第一底壁9、第二底壁10、第三底壁11、第一顶壁6、第二顶壁7、第三顶壁8、第一弧形结构20以及第二
弧形结构21一体成型设置。
70.第二底壁10、第二顶壁7、第一底壁9、第一顶壁6、第三底壁11、第三顶壁8之间相平行设置。第一底壁9和第一支撑臂1之间存在夹角，第一支撑臂1和第二支撑臂2关于第一底壁9的中线对称设置，第二支撑臂2和第四支撑臂4关于第二顶壁7的中线对称设置，第三支撑臂3和第一支撑臂1关于第一顶壁6的中线对称设置，第五支撑臂5和第三支撑臂3关于第三底壁11的中线对称设置。第一底壁9和第一顶壁6均垂直于第一支撑臂1。在其他实施例中，第二底壁10、第二顶壁7、第一底壁9、第一顶壁6、第三底壁11、第三顶壁8之间的位置关系可以根据实际需要进行设计，不限制为相互平行设置，如图8～10所示，支撑臂之间的位置关系也可以设置为多种形式。
71.本实施例还提供一种基于上述的多腔体型材结构的制备方法，包括如下步骤：
72.步骤1：对金属板进行冷弯弯折，通过多道次冷弯弯折在金属板的中部位置形成第一支撑臂1；
73.步骤2：对第一支撑臂1两侧的金属板继续进行多道次冷弯弯折，以第一支撑臂1为界，使第一支撑臂1一侧的金属板依次形成连接第一支撑臂的第一底壁9和连接第一底壁9的第二支撑臂2，使第一支撑臂1、第一底壁9以及第二支撑臂2形成一凹形结构，同时，使第一支撑臂1另一侧的金属板依次形成连接第一支撑臂1的第一顶壁6和连接第一顶壁6的第三支撑臂3，使第一支撑臂1、第一顶壁6以及第三支撑臂3形成一凸形结构；
74.步骤3：对靠近第二支撑臂2一侧的金属板继续进行冷弯弯折，使金属板依次形成连接第二支撑臂2的第二顶壁7、连接第二顶壁7的第四支撑臂4以及连接第四支撑臂4的第二底壁10，同时，对靠近第三支撑臂3一侧的金属板进行冷弯弯折，使金属板依次形成连接第三支撑臂3的第三底壁11、连接第三底壁11的第五支撑臂5以及连接第五支撑臂5的第三顶壁8；
75.步骤4：对第二底壁10和第三顶壁8继续冷弯弯折，在第二底壁10端部形成第一弧形结构20，在第三顶壁8端部形成第二弧形结构21；
76.步骤5：通过焊接将第二底壁10和第一底壁9固定连接，使第二底壁10、第二支撑臂2、第二顶壁7以及第四支撑臂4形成第一封闭腔体12，同时，通过焊接将第三顶壁8和第一顶壁6固定连接，使第三顶壁8、第三支撑臂3、第三底壁11以及第五支撑臂5形成第二封闭腔体13；
77.步骤6：对第二底壁10和第三顶壁8继续冷弯弯折，通过焊接使第一弧形结构20和第三支撑臂3固定连接，使第二底壁10、第三支撑臂3、第一顶壁6以及第一支撑臂1形成第三封闭腔体14，同时，通过焊接使第二弧形结构21和第二支撑臂2固定连接，使第三顶壁8、第二支撑臂2、第一底壁9以及第一支撑臂1形成第四封闭腔体15。
78.在其他实施例中，可以参照上述方式形成六腔体、八腔体等偶数腔体型材结构，如图11～14所示，为六腔体型材结构的结构示意图。
79.实施例2：
80.本领域技术人员可以将本实施例理解为实施例1的更为具体的说明。
81.如图1～14所示，本实施例提供一种多腔管型材结构，包括端部依次连接设置的第二底壁10、第四支撑臂4、第二顶壁7、第二支撑臂2、第一底壁9、第一支撑臂、第一顶壁6、第三支撑臂3、第三底壁11、第五支撑臂5以及第三顶壁8，第二底壁10、第二顶壁7、第一底壁9、
第一顶壁6、第三底壁11、第三顶壁8之间相平行设置，第一底壁9和第一支撑臂1之间存在夹角，第一支撑臂1和第二支撑臂2关于第一底壁9的中线对称设置，第二支撑臂2和第四支撑臂4关于第二顶壁7的中线对称设置，第三支撑臂3和第一支撑臂1关于第一顶壁6的中线对称设置，第五支撑臂5和第三支撑臂3关于第三底壁11的中线对称设置。
82.第一支撑臂1、第二支撑臂2、第三支撑臂3、第四支撑臂4、第五支撑臂5、第一底壁9、第三底壁11、第二底壁10、第一顶壁6、第二顶壁7以及第三顶壁8一体成型设置。第一底壁9和第一顶壁6均垂直于第一支撑臂1。
83.本实施例还提供一种基于上述多腔管型材结构的制备方法，包括如下步骤：
84.步骤1：钢带通过多道次冷弯弯折形成第一支撑臂，结构呈s形，支撑臂可以垂直分布也可以具有一定的角度倾斜分布；
85.步骤2：第一支撑臂两侧钢带继续进行多道次冷弯弯折，以第一支撑臂为界，左侧形成第二支撑臂和第一底壁，三者形成一凹形结构；右侧形成第三支撑臂和一顶壁，与第一支撑臂三者形成一凸起结构；
86.步骤3：第二支撑臂和第三支撑臂两侧钢带，继续进行多道次冷弯弯折，左侧依次形成第二顶壁、第四支撑臂、第二底壁，第二底壁与第一底壁通过焊接连接，然后与第四支撑臂、第二顶壁、第二支撑臂一起形成第一封闭腔体，同理，第三顶壁和第一顶壁通过焊接连接，然后和第五支撑臂、第三底壁、第三支撑臂共同构成第二封闭腔体；
87.步骤4：之后继续冷弯弯折，第二底壁和第三底壁连接，通过焊接固定，与第一支撑臂、第三支撑臂、第一顶壁共同形成第三封闭腔体，最后第三顶壁与第二顶壁连接，通过焊接固定，与第一支撑臂和、第二支撑臂、第一底壁共同形成第四封闭腔体。
88.为了保证产品的尺寸精度，可以对固定连接后的产品通过冷弯模具进行精整形、矫直。按照上述步骤可以实现六腔体、八腔体等更多偶数腔体型材的制造。
89.本实施例提供的多腔管型材结构的制备方法适用于偶数腔体，例如四腔、六腔、八腔等等，采用钢带一体成型，该结构中，上下分别有一壁，左右两个侧壁，内部分布多个支撑臂，通过焊接形成多腔管型材。
90.本实施例的多腔管型材结构的用于设计以钢带为原料，定制冷弯模具成型，通过焊接进而连接的多腔管型材，以本实施例结构方式设计的多腔管型材具有良好的可焊接性和可制造性、产品高强度，高刚度，可以显著提高产品的结构稳定性。
91.本发明的多腔管型材及其制备方法提高了结构的强度、刚度、稳定性，同时结构的成形过程采用两侧同时进行，可以减少成形的模具工序，降低成本，同时更快高效的稳定成形，采用在连接处采用焊接，确保结构的完整性，提高了结构稳定性。
92.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
93.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。