一种防刺芯片及防刺装备制造技术

本发明专利技术提供一种防刺芯片及防刺装备，所述防刺芯片使用机械制图软件绘制，采用钛合金粉末材料，通过3D打印技术一次性加工成型，包括依次拼接的多个防刺单元构件，并将防刺单元构件设计为三棱锥结构，借助该结构面抗剪切性能随尺寸变化的规律，设计出防刺单元构件的最佳边长、厚度和高度，使防刺层的整体质量有了一个显著的下降且满足防刺性能的设计要求；并且在相邻防刺单元结构之间设置截面为扇形的柱状结构，增强了各防刺单元构件连接处的强度，进一步提高了防刺芯片的防刺性能。利用该防刺芯片制作的防刺装备主要克服现有防护装备整体偏重，舒适性、灵活性以及透气性差，防护层结构复杂，生产工艺繁琐，成本高等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种防刺芯片及防刺装备
本专利技术涉及防刺芯片
，更具体地，涉及一种防刺芯片及防刺装备。
技术介绍
当今社会，各种形式的暴力犯罪事件时有发生，给士兵、警察及从事相关安全保卫工作的特殊安保人员的生命安全造成巨大的威胁。在对犯罪分子实施抓捕或与其搏斗的过程中，相关工作人员极易受到锋利武器的伤害，一款保护身体重要部位不受刺刀、匕首等尖锐利器伤害并具有优异防刺性能的可穿戴防护装备显得尤为重要。根据《GA68-2008警用防刺服》标准，警用防刺服为必备防护装备，防刺服一般由防刺芯片和外套组成，其中，防刺芯片主要作用是在外界的匕首、刺刀等锐器刺向着装者时能够消耗一部分能量，阻止利器的刺入，从而保障穿着人员的生命安全。现有的防刺服一般分为硬质防刺服、半硬半软质防刺服和软质防刺服，其中，硬质防刺服的核心材料是金属等硬质钛合金板，虽然防护性能优异，但其重量和刚性对人体活动有较大影响且舒适性差，搭接和插板等工艺要求高，加工成本高；而且此类防刺服的重量一般较重，通常大于3.5kg。半硬半软质防刺服主要使用金属与高性能纤维作为复合材料以使刀具钝化，虽然改善了防刺服的运动灵活性和舒适性，但是制作工艺复杂，生产效率低，成本偏高。软质防刺服主要是以高性能化学纤维织物，如超高分子模量聚乙烯纤维为核心材料制成，目前主要采用多层高性能纤维叠加，厚度较厚，往往达到四五十层，穿着也不灵活，湿热传递性能差，容易使人产生生理疲劳，严重时可能产生中暑，体温过高等危险在穿着舒适度方面仍具有提高的空间。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的是提供一种防刺芯片及防刺装备，通过对防刺基板单元的结构进行创新设计，从而减轻防刺装备的总体质量并且提升其防刺性能。(二)技术方案为了解决上述技术问题，根据本专利技术的第一方面，提供一种防刺芯片，所述防刺芯片使用机械制图软件绘制，采用钛合金粉末材料，通过3D打印技术一次性加工成型，包括：依次拼接的多个防刺单元构件，所述防刺单元构件包括三块防护板，三块所述防护板依次拼接成三棱锥结构；所述三棱锥结构的外侧面形成外侧结构，所述三棱锥结构的内侧面形成内侧结构，多个所述防刺单元构件的外侧结构依次拼接，多个所述防刺单元构件的内侧结构依次拼接。优选地，三块所述防护板为全等的等腰三角形，相邻的两个所述防刺单元构件的外侧结构的底边拼接成菱形，且每两个相邻的所述防刺单元构件的外侧结构之间固定有截面为扇形的柱状构件，所述柱状构件贴合在相应的所述外侧结构上。优选地，所述防护板的倾角为20～30°。优选地，所述防护板的底边边长为5～20mm。优选地，所述柱状构件的半径为0.2～0.8mm。优选地，所述防护板沿垂直方向的厚度为0.5～1.5mm。优选地，所述3D打印技术为激光烧结。优选地，所述钛合金粉末材料为TC4。根据本专利技术的第二方面，提供一种防刺装备，包括本专利技术第一方面所述的任一所述的防刺芯片。优选地，所述防刺装备包括：防刺外套以及内置于所述防刺外套的防刺层，所述防刺层由多个所述防刺芯片拼接而成，相邻的两个所述防刺芯片的接缝处设有硅胶连接件，所述硅胶连接件将相邻的两个所述防刺芯片的接缝处包裹并固定。优选地，所述硅胶连接件内部设有防刺条，所述防刺条采用钛合金材料制成，所述防刺条位于相邻的两个所述防刺芯片接缝处。(三)有益效果本专利技术提供的防刺芯片及防刺装备，将防刺单元构件设计为三棱锥结构，借助该结构面抗剪切性能随尺寸变化的规律，设计出防刺单元构件的最佳边长、厚度和高度，使防刺层的整体质量有了一个显著的下降且满足防刺性能的设计要求；并且在相邻防刺单元结构之间设置截面为扇形的柱状结构，增强了各防刺单元构件连接处的强度，进一步提高了防刺芯片的防刺性能。利用该防刺芯片制作的防刺装备主要克服现有防护装备整体偏重，舒适性、灵活性以及透气性差，防护层结构复杂，生产工艺繁琐，成本高等问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中部分防刺芯片正面的结构示意图；图2为本专利技术实施例中部分防刺芯片背面的结构结构图；图3为本专利技术实施例中部分防刺芯片侧面的结构示意图；图4为本专利技术实施例中防刺单元构件外侧结构的示意图；图5为本专利技术实施例中防刺单元构件内侧结构的示意图；图6为本专利技术实施例中柱状构件与防护板连接的结构示意图；图7为本专利技术实施例中防刺层中相邻防刺芯片连接的结构示意图；图8为图7的仰视图；图9为本专利技术实施例中防刺层的结构示意图；附图标记：1-防刺单元构件；2-防护板；3-外侧结构；4-内侧结构；5-柱状构件；6-防刺层；7-硅胶连接件；8-防刺条。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。如图1至图6所示，本专利技术实施例公开了一种防刺芯片，防刺芯片所用的原材料为典型热塑性材料钛合金粉末，粉末型号为TC4(Ti6Al4V)，利用3D打印技术，具体为激光烧结加工成型。其中，3D打印作为一种快速成型技术，在复杂结构成型及加工效率方面有着其他传统机械加工方法不具备的优势，通过快速成型技术使材料一层一层堆叠最终将三维模型转化为实体。在制图软件SolidWorks中绘制防刺钛合金板与连接结构的CAD模型，然后保存为STL格式文件导入设备打印操作系统，设置参数进行加工。待激光烧结结束后，取件并将有余温的工件送入风箱去除表面多余粉末。其中，为了便于描述，将防刺芯片拆分为多个依次拼接防刺单元构件1(实际为一体化加工成型)，防刺单元构件1为正三棱锥结构，正三棱锥结构的每个侧面分别由一块三角形防护板2构成，三块防护板2的腰依次拼接成并围成所述的三棱锥结构，三棱锥结构实际上由三块防护板2一体化成型，防护板2为钛合金基板。进一步地，对于每个防刺单元构件1来说，将三棱锥结构的外侧面，即三块防护板2的外侧面形成的结构设为外侧结构3，将三棱锥结构的内侧面，即三块防护板2的内侧面形成的结构设为内侧结构4。通过将多个外侧结构3依次拼接，同时将多个内侧结构4依次拼接从而形成整个防刺芯片结构。上述实施例中，为了提高防护性能，防护板2共有三块且均为等腰三角形，其拼接组成的三棱锥结构实际为正三棱锥结构，正三棱锥结构对刀具具有更强的缓冲和防护性能。防刺芯片中各防刺单元构件1的排布具体为：防刺单元构件1的外侧结构3的三个底边形成一个正三角形，任意相邻的两个外侧结构的底边可以拼接成一个菱形，且每两个相邻的外侧结构3之间固定有一个的柱状构件5，用于填补两个正三棱锥结构之间的拼接间隙，柱状构件5的截面为扇形，柱状构件5包括两个非圆柱状的侧边，这两个侧边本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防刺芯片，其特征在于，所述防刺芯片使用机械制图软件绘制，采用钛合金粉末材料，通过3D打印技术一次性加工成型，包括：依次拼接的多个防刺单元构件，所述防刺单元构件包括三块防护板，三块所述防护板依次拼接成三棱锥结构；所述三棱锥结构的外侧面形成外侧结构，所述三棱锥结构的内侧面形成内侧结构，多个所述防刺单元构件的外侧结构依次拼接，多个所述防刺单元构件的内侧结构依次拼接。

【技术特征摘要】
1.一种防刺芯片，其特征在于，所述防刺芯片使用机械制图软件绘制，采用钛合金粉末材料，通过3D打印技术一次性加工成型，包括：依次拼接的多个防刺单元构件，所述防刺单元构件包括三块防护板，三块所述防护板依次拼接成三棱锥结构；所述三棱锥结构的外侧面形成外侧结构，所述三棱锥结构的内侧面形成内侧结构，多个所述防刺单元构件的外侧结构依次拼接，多个所述防刺单元构件的内侧结构依次拼接。2.根据权利要求1所述的防刺芯片，其特征在于，三块所述防护板为全等的等腰三角形，相邻的两个所述防刺单元构件的外侧结构的底边拼接成菱形，且每两个相邻的所述防刺单元构件的外侧结构之间固定有截面为扇形的柱状构件，所述柱状构件贴合在相应的所述外侧结构上。3.根据权利要求1或2所述的防刺芯片，其特征在于，所述防护板的倾角为20～30°。4.根据权利要求1或2所述的防刺芯片，其特征在于，所述防护板...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁梦琦，郭亚鑫，钱新明，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11