13 届毕业生毕业论文笔芯加油机的设计学生姓名 学 号 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 班 级 13 指导老师 日 期 2013 .06 塔里木大学机械电气化工程学院制 前 言 毕业设计是大学教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段，是深化、拓宽、综合教和学的重要过程，是大学期间所学专业知识的全面总结。 本次课题所选的题目是：笔芯加油机的设计，针对目前实际生活中，中性笔芯用完后丢弃的现状，研究设计一种能给中性笔（主流中性笔）笔芯加油的装置，实现废物循环利用，要求该装置结构简单，操作方便。重点了解主流中性笔的油墨的构成及特性，尾油的作用，笔管的内外径及笔头等，在加油墨的过程中防止油墨的跑、冒、漏等现象。笔芯加油机的加油装置根据注射器、黄油枪、机油枪等原理，笔芯加油机的加油口与笔芯笔头一端口相配合，加油时，对准笔头那端的管口，塞进管口内，进行挤压式的加油。简单点说就像是给自行车打气的气管子一样，当按下瓶子的压阀后瓶子内部会有空气注入，由于液体要比气体重，这样液体就会在瓶子的底部，当空气注入瓶子以后里面的液体就会随着在瓶子内部的管子流出。主要介绍了研究目的，加油装置的组成及各部分的工作原理及特点，以及发展前景。本次课题设计分为对笔芯的结构的认识、对油墨的成分的认识、根据机油枪的原理进行结构的设计、查找并阅读相关资料、毕业设计整理五个方面。在设计前通过百度及收集相关资料重点研究了笔芯的结构，油墨的成分及流动性，拆开机油枪，观察的内部结构和工作原理，做好了设计前的调查研究工作。温故而知新，与设计有关的专业内容重新过了一遍，以便为设计工作带来方便。整理毕业设计，进行绘图，写说明书，做好毕业答辩准备工作。 毕业设计的三个多月的时间里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算，巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。关键词：加油装置；笔芯；油墨；流动性；笔芯加油机全套图纸，加153893706 目 录1绪论11.1对笔与笔芯的认识11.2研究目的和意义12国内外的发展23课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析23.1油墨的配方23.2尾油的成分及作用23.3笔管及笔头34笔芯加油机的工作原理34.1笔芯加油机的容器34.2加油装置的按压式吸液机构原理44.3 笔芯加油机的出油盖64.4 笔芯加油机的底座与夹紧装置64.5笔芯夹紧装置的夹具75小结9总 结.10致 谢.11参考文献12塔里木大学毕业设计1绪论首先叙述了笔的介绍及历史与国内外的发展趋势，研究目的和意义，分析了油墨的特性及流动性，从而分析所设计的笔芯加油机的可行性。通过笔芯所组成的各部分的特点，设计了一套笔芯加油机。最后介绍了笔芯的工作原理及各组成部分的作用及特点。1.1对笔与笔芯的认识 笔和我们的日常生活密不可分，笔的历史悠久，在远古时代，我们人类的祖先，首先用石头在地上涂涂画画，这就是最古老的笔现代各类笔中，最早出现的是毛笔，毛笔是是一种源于中国的传统书写工具和绘画工具。被列为中国的文房四宝之一。中国的书法和绘画，都是与毛笔的使用分不开的。由于毛笔是由动物纤维制成，难以长久保存，并且不方便携带，因此出现了钢笔。钢笔，是人们普遍使用的书写工具，它的发明是在19世纪初，自进入21世纪以来，伴随着国内艺术市场的不断繁荣与发展，一种在欧美等地十分流行、钢笔画是一种具有独特表现力的绘画艺术，它靠金属笔尖沾上墨水，通过笔尖在纸面的运行而行成线条。但是在书写时，常出现堵塞，墨水不流畅，在书写的时候，如果太用力写，就容易变形，会对笔尖造成损害的，写出来的字就会变粗，变粗也很浪费墨水等，给我们带来很多不便，因此钢笔被中性笔所取代，现在，普遍使用中性笔。书写介质为水性的称为水性圆珠笔（水性墨水笔），钢笔和油性圆珠笔的特点，书写润滑流畅、线条均匀。笔杆、笔套有塑料注塑成型、不锈钢材冲压磨制、不锈钢制造三种制作方式；笔头分为炮弹式和针管型两种，分别采用铜合金、不锈钢或工程塑料制成 ；球珠多采用不锈钢、硬质合金或氧化铝等材料制成，中字迹球珠直径为0.7毫米，细笔迹球珠直径为0.5毫米 中性笔内装一种有机溶剂，是一种粘性油质，是用胡麻子油、合成松子油（主含萜烯醇类物质）、矿物油（分馏石油等矿物而得到的油质）、硬胶加入油烟等而调制成的原子油。其黏稠度比油性笔墨低、比水性笔墨稠，当书写时，墨水经过笔尖，便会由半固态转成液态墨水，中性笔墨水最大的优点是每一滴墨水均是使用在笔尖上，不会挥发、漏水，因而可提供如丝一般的滑顺书写感，墨水流动顺畅稳定。1.2研究目的和意义有资料显示，我国目前有近3亿名中小学在校学生，仅按平均每人每周用一支笔芯计算，一年就要使用近150亿支。这些笔芯收尾相连，可绕地球45圈。中性笔作为一种方便而实用的笔类，致大部分中小学生都使用它，据资料报道我国中小学生超过两亿人，90%的学生使用中性笔，每年消耗的中性笔在50亿支以上。据专家介绍：制造中性笔的原料是聚苯乙稀，在大自然中根据无法降解，而废弃的中性弃笔墨水，浮脂等物质对土壤和水质造成严重污染。我们通过对海中高一年级300多名学生进行了问卷调查，74%的同学主要使用中性笔来学习，且大多仅用了一星期、一星期半便丢弃，可想而知，我国将因废弃笔芯产生多大的污染。但是究竟是什么原因导致学生如此快的丢弃旧笔芯。调查显示，45%的同学选择了中途没用完发生故障便丢弃，另有88%的同学选择了因人为原因致损坏，这也揭示了笔芯的浪费与污染大多为同学的“不注意”所造成的。我们又通过了对笔芯、结构和质量问题的实验研究：1、将原无问题的笔扔在地上，使笔头触地；后面便出水发生问题。而后发现问题笔芯头发现了变形导致出水口变小，以致出水断断续续。2、对笔水进行实验，将一未用完的笔芯中的墨水倒入盆中，致使盆内水受到了严重的污染，可见弃笔芯，对环境的污染有多大。3、将笔芯尾部白色液体取出，发现其为一带有粘状液体（笔尾油银基酯），能保持计好的保温密封，防止墨水蒸发和倒流溢出，在写字时，能象活塞一样随时跟进，利用大气压，保持书写流畅等作用，但其亦能对土壤造成的污染。综上所述：1、废弃的笔芯对环境造成了巨大的污染。2、大量的使用和低的使用率造成了巨大的资源浪费。3、中学生缺乏对笔芯的正确使用意识和保护意识。4、因为中学生的“不注意”和产品的质量所造成的资源浪费和对环境污染是主要的原因。所以国家应该提高对企业和产品的监督，和提倡对笔芯知识的宣传和教育。对笔芯的回收和再利用。 企业应该努力提高自己的技术和质量水平，从而从根本上促进消费者利益和提高笔的使用率，而减小污染和资源。 作为我们学生个人来说应该提高自己保护和使用笔的正确意识，“从我做起，提高笔芯的使用率”。综述,人们所使用的（主流中性笔）中性笔虽然很方便使用，但是当用完笔芯就被淘汰，造成资源与能源的浪费。造成资源的浪费。针对这一问题，我将设计出笔芯加油机，这如同注射器很相似，携带方便，用完的笔芯后可以随时加油，重新使用，这样，将省下很多资源与能源。2国内外的发展中性笔是目前国际上流行的一种新颖书写工具。中性笔起源于日本，日本的SAKURA株式会社于1984年研制成功称为“BALLSIGN的产品并推向市场。1988年日本PENTEL株式会社研制成功被称为“HYBRID的产品，中性笔由此宣告诞生。由于中性笔兼具自来水笔和圆珠笔的优点，书写手感舒适，因此颇受人们的喜爱，近年来发展迅速，大有取代圆珠笔之势。日本将中性笔归入水性圆珠笔的范畴，从90年代中期开始，日本的中性笔行业飞速发展，中性笔在水性圆珠笔中所占的比例已近70，目前，日本水性圆珠笔(包括中性笔)与圆珠笔的比例正由90年代中期的1：2逆转为2：1，看来，今后这一趋势还会明显地逆转。就我国而言，90年代中期，温州有一企业开始批量生产中性笔，当时由于工艺不十分成熟等原因而导致的质量不稳定，因此未能在国内形成市场。此后宁波贝发公司采用进口笔尖、进口的墨水和浮塞脂，开始成功地批量生产中性笔，其产品主要销往国外。随后，昌隆、爱好、乐美、成路、白金、百能、晨光等颇具实力的制笔企业相继开始生产中性笔，其笔尖、墨水也依赖进口。目前，我国中性笔的产量已达10亿支之多了，其中出口量也超过7亿支，中性笔和水性笔的产量也已占到圆珠笔产量的35以上，据市场发展趋势，看来近年来中性笔的产量还将持续攀升。总的说来，目前我国中性笔的生产状况一般良好，一些大型企业均已形成了规模生产，他们采用了进口笔尖、进口墨水生产的中性笔质量都比较稳定；但也有不少企业，可能由于刚起步、规模小、主要零件质量差，工艺简化等原因，质量不够稳定。正如浙江一位代表在十六大上的发言指出，质量问题已制约了我国笔类的出口。根据调查，查资料，发现现在还未出现这种设备。3课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析任务要求主要是了解主流中性笔的油墨的构成及特性，尾油的作用，笔管的内外径及笔头等，根据这些问题才能推断出加油装置的是否可行。3.1油墨的配方 中性笔油墨配方中主要成分包括溶剂、染料、分散剂、成膜剂及其它助剂。 （1）溶剂。中性笔的油墨中，溶剂的作用在于溶解染料、成膜剂并与各类助剂相溶，提供一定的流动性，还要有恰到好处的挥发性，在书写过程中能有效控制干燥速度。 （2）染料。染料的作用是赋予油墨足够的颜色深度，中性笔油墨中所用染料可分为油溶性染料和醇溶性染料，本试验所用染料为酞菁系染料，该染料不溶于溶剂，在油墨中有好的分散性，对成膜剂有强的附着力，从而不渗透于纸张内部，且颜色要色泽鲜艳，耐候性好。 （3）分散剂。适量的分散剂可降低油墨和纸张表面的粘附性，使油墨书写到纸张表面时在一定时间内具有可擦性，分散剂还可以保持油墨的书写流利性和长期稳定性。 （4）成膜剂。成膜剂是可擦性圆珠笔用油墨的重要组成部分，其作用主要是能在纸张表面均匀成膜并作为染料的载体。要求它对纸张表面有一定的粘附力，不易剥落，但可用橡皮擦轻轻擦去，和着色剂有强的附着力，在溶剂中溶解性好，且与其他成分相互稳定，能长期保存3.2尾油的成分及作用中性笔芯尾部的油状物叫中性笔尾油矿油硅化物（锂基酯），其作用如下： （1） 保持良好的保湿密封，防止墨水蒸发