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别小看圆珠笔,构造一点也不简单!

圆珠笔是使用干稠性油墨,依靠笔头上自由转动的钢珠带出来转写到纸上的一种书写工具,具有结构简单、携带方便、书写润滑,且适宜于用来复写等优点。

圆珠笔是一种使用了微小旋转圆珠的笔,这种圆珠由黄铜、钢或者碳化钨制成,可在书写时将墨水释放到纸上。

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▲我们可以看到一个小小的圆珠笔有十几个零件组成

▲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。

▲圆珠笔的伸缩工作原理动图

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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。

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