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小小圆珠笔尖构造不简单,没点实力很难造出来

发表时间:2020-07-30 09:13

圆珠笔大家都很熟悉,那么,它的内部构造是怎样的?笔尖的内部构造又是怎样的?有人说圆珠笔尖看似小,却能体现一定的制造实力,没点实力还真造不出来。如果能造出一支既美观又好用耐用的圆珠笔,那也不是一件简单的事。今天,我们就来看看圆珠笔是怎么制造出来的吧。

圆珠笔书写的工作原理:主要是利用球珠在书写时与纸面直接接触产生摩擦力,使球珠在球座内滚动,利用重力带出笔芯内的油墨或墨水,使圆珠笔油墨或墨水下渗到笔头,通过笔头球珠滚动形成文字或图形。

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后续油墨或墨水在大气压的作用下,不停地补充过来,以达到书写的目的。
早期的大多数球珠笔芯在靠近尾部的地方,都会钻一个小孔以保证空气流通。
圆珠笔球珠直径的大小,决定了字迹线条的粗细。常见的球珠直径有1毫米、0.7毫米、0.5毫米三种(产品的笔身或圆珠笔芯上往往会注明)。圆珠笔的油墨是特制的,主要以色料、溶剂和调黏剂混合而成。常见的颜色有蓝、黑、红三色。普通油墨多用来作一般书写,特种油墨多用来作档案书写。
圆珠笔球珠看似简单,3D解构下它的内部结构,你就会发现这是个小小的工程奇迹:
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▲一个小小的圆珠笔由十几个零件组成
▲圆珠笔零件
▲圆珠笔伸缩过程
圆珠笔的伸缩过程,总共分八个步骤。第一步至第四步为笔芯伸出过程,第五步至第八步为笔芯缩回过程。
下图中圆珠笔的三个零件分别为黑色的顶杆,黄色的转盘,蓝色的滑槽,红色为滑槽的局部截图,下方还有弹簧图中没显示出来。(弹簧是保证黄色转盘与蓝色滑槽紧密接触)。
【1-4步讲解】我们用手指按压圆珠笔顶部时,是给顶杆施加一个向下的压力,顶杆沿滑槽运动压迫转盘向下运动,当转盘与滑槽的啮合处脱离时,顶杆头部的尖状特征与转盘的斜面接触处产生径向力强迫转盘旋转,笔芯伸出。
【5-8步讲解】当再次按压顶杆时,顶杆头部的尖状特征与转盘的斜面分离,转盘受径向力旋转,转盘与滑槽的啮合处重合,笔芯缩回。
▲圆珠笔的伸缩工作原理动图
▲圆珠笔的伸缩工作原理动图
笔头和墨水是圆珠笔的关键,其中笔头分为笔尖上的球珠和球座体。目前,碳化钨球珠在国内外应用最为广泛,我国已经具有很好的基础,不仅可以满足国内生产需要,还大量供出口。
圆珠笔头的生产对加工的精度、材料的选择上都有很高的要求。笔头上不仅有小“球珠”,里面还有五条引导墨水的沟槽,加工精度都要达到千分之一毫米的数量级。
每一个小小的偏差都会影响笔头书写的流畅度和使用寿命,笔尖的开口厚度不到0.1毫米,还要考虑到书写角度和压力,球珠与笔头、墨水沟槽位必须搭配得“天衣无缝”,加工误差不能超过0.003毫米。
圆珠笔油墨的色素是染料。油墨颜色主要有蓝、红、黑三种,其中尤以蓝色油墨使用最多。过去蓝色油墨中的色素成分是盐基品蓝和盐基青莲,溶剂是氧化蓖麻油、蓖麻油酸。目前市场上销售的“424”蓝色圆珠笔和“322”黑色圆珠笔,用它书写的字迹耐久性较好。
圆珠笔的冒油原因:圆珠笔在书写时,一部分油墨从球珠转印到书写物上,球珠转印后变白,另一部分油墨会随球珠转动带回球座内。好的笔头,随球珠转动将油墨带回球座较彻底,油墨沾在球座头外面较少,比较干净。较差的笔头,油墨会大部分沾在球座头外面,无法带回球座内,即我们所称的冒油现象,书写时,很容易污染书写物。
圆珠笔要流利,出墨就多,但负作用是落墨多,若要落墨少,缺点则不流利。这两种情况相互矛盾,如何综合考虑,使之达到最佳效果,则是圆珠笔制造业一直研究的课题。
使用中的圆珠笔尖↓↓
蔡司纳米显微镜下放大30倍的圆珠笔尖↓↓
一件工业产品,哪怕小如圆珠笔,也要经历从设计到制作,再到检验和迭代的严谨工业流程,唯有投入精益求精的工匠精神,才能做出好的成果。
最后,再看看圆珠笔的制造过程:

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