【科普知识】解析圆珠笔头!它很难造吗?

发表于 讨论求助 2019-09-10 16:51:23

圆珠笔,

对大家来说,并不陌生。

结构简单、携带方便、书写润滑,

集各种优点于一身的它,

自然得到了从学校的学生到写字楼的文职人员等各界人士的钟爱。


但也有很多人不知道的是:




圆珠笔头需要高超的加工技术

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。但球座体的生产,无论是设备还是原材料,长期以来都掌握在瑞士、日本等国家手中。


国外生产设备对原材料的要求相对更高,国产不锈钢线材无法适用,必须依靠日本进口易切削不锈钢线材。同时,与之相匹配的墨水也要从德国、日本等国家进口。

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。



圆珠笔的制造工艺过程视频:


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圆珠笔伸缩的工作原理


圆珠笔零件的爆炸图:

我们看到一个圆珠笔由十几个零件组成
圆珠笔的伸缩工作过程,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。

圆珠笔结构运动示意图是由三个零件组成,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。
圆珠笔伸缩的工作原理动图

太空笔

这种专为宇航员设计的专用笔制造难度更大。早期,宇航员都使用铅笔,因为钢笔和一般圆珠笔在无重力状态下都无法使用,铅笔是惟一的选择。



但是铅笔芯断裂后,在无重力的空间中飘浮,可能飘进鼻腔、眼睛,或引起电路短路。此外,铅笔的笔芯和木头在纯氧的环境中很容易快速燃烧,危险性极高。所以,工程师保罗·C·费舍尔,在1965年发明了一种能在太空环境下使用的不漏油,不褪色的高品质圆珠笔,即为通常所说的太空笔。

太空笔的制造视频:


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我国神舟六号首次载人航天飞行圆满成功后,有报道证实费俊龙和聂海胜在神舟六号里经常边记日记,边让手中的笔失重飘浮,享受太空旅行的乐趣。据中国航天员中心首席医生李勇枝介绍,这支特殊的笔造价在1000元左右。


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