笔芯加油机的设计带图纸

1、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 数控技术 班 级 指导老师 日 期 2013 .06 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

2、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

3、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 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121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

4、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

5、，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

6、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4

7、5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

8、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

9、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”。这样，将省下很多资源与能源。2国内外的发展，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

10、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

11、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，防止墨水蒸发或倒流溢出。 （2） 在中性笔书写时，锂基酯能象活塞一样随时跟进，利用大气压将墨水往下压，保持中性笔书写流畅，直至

12、墨水书写完。3.3笔管及笔头综述，通过借助注射器的原理，根据油墨、笔管、笔头的特点推断出此加油装置可行。4笔芯加油机的工作原理笔芯加油机的原理与机油枪的原理相似,是利用活塞的移动来排出储液筒里的空气，造成内外气压差，而使液体在气压作用下上升从出液管里排出管外。如图所示图4-1 笔芯加油机的工作原理图（1）把笔管安装在笔芯加油机的笔管装置当中，安装前先向右拧螺栓，将笔管放在夹紧箱内，然后向左拧螺栓，为了更好地固定，将螺母也拧紧。这样笔管安装就完成了。顶紧栓顶部的出气口的主要作用是笔管中的空气从出气口排出，否则由于笔管中的空气压力，油墨就无法进入笔管，阻碍了油墨的流动。（2）向笔芯容器内加油墨，从

13、注油口倒入，容积要超过吸油结构的底部，然后盖紧注墨盖。（3）按下手柄，活塞的移动来排出储液筒里的空气，造成内外气压差，而使液体在气压作用下上升从出液管里排出管外。当用手向下压出液管时，弹簧被压缩使得进液阀门（圆形的塑料球）向下关闭，同时由于活塞向下移动，而此时排气阀门（活塞下面的小孔）被打开，储液筒里的液体从出液管流出管外；当用松开时，弹簧恢复原来的自然状态，使得活塞向上移动，排气阀门关闭，进液阀门打开，在外界大气压的作用下，液体从导液管通过进液阀门进入到储液筒。这样活塞在圆筒中上下往复运动，不断地把液体吸出瓶外,进入到笔管子内。（4）加入的油墨要保证有溢流量，加完油墨后，将笔管的笔头部分的管

14、口朝下，流出一些油墨时将笔头按在笔管口上，这样将排除笔管口的空气，避免油墨的流畅性。4.1笔芯加油机的容器 图4-2 笔芯加油机的容器 从注油口加入油墨，盖好紧盖。一次可以最多可注入200ml油墨。加油过程中要注意外界的尘土、杂物、水的的进入，这些物质将会堵塞笔管，无法快速加油墨。1.笔芯容器所用材料4.2加油装置的按压式吸液机构原理（1） 结构原理在我们的日常生活中，你经常用到按压式洗手液洗手、洗发液洗头吧，那么你知道它的工作原理吗？知道液体是怎么吸上来的吗？笔芯加油机也与他们原理一样。 图4-3 笔芯加油机的吸液原理图笔芯加油机中有个按压式吸液机构（图1），它主要由导液管、进液阀门、弹簧、

15、排气阀门、活塞、出液管、储液筒等组成。它的工作原理和活塞式抽水机原理相同。是利用活塞的移动来排出储液筒里的空气，造成内外气压差，而使液体在气压作用下上升从出液管里排出管外。当用手向下压出液管时，弹簧被压缩使得进液阀门（圆形的塑料球）向下关闭，同时由于活塞向下移动，而此时排气阀门（活塞下面的小孔）被打开，储液筒里的液体从出液管流出管外；当用松开时，弹簧恢复原来的自然状态，使得活塞向上移动，排气阀门关闭，进液阀门打开，在外界大气压的作用下，液体从导液管通过进液阀门进入到储液筒。这样活塞在圆筒中上下往复运动，不断地把液体吸出瓶外。（2）各部件的材料分析 通过热处理可以调整其力学性能的不锈钢，通俗地说

16、，是一类可硬化的不锈钢。典型牌号为Cr13型，如2Cr13 ,3Cr13 ,4Cr13等。不锈钢是空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀到的一种合金钢，它具有美观的表面和良好的耐腐蚀性能。它的主要成分是铁和铬。吸油管的材料与笔管材料相同，都用聚苯乙烯。 4.3 笔芯加油机的出油盖 4-4吸液结构的出油装置（1）吸液结构出油装置的工作原理吸液管的工作原理与打气筒工作原理相同，当活塞向后移动时，进油管的口就被打开，并且管内的气体产生气压差，而使液体在气压作用下上升从出液管里排出管外，油墨及吸上去。当放开按压柄时，进液管口堵住，油墨停止上升流动。反复往返按动手柄，达到加油墨的目的。（

17、2）材料分析吸液结构的出油装置主要用了铝合金，与容器相同。4.4 笔芯加油机的底座与夹紧装置它主要是起到夹紧作用，固定笔芯夹紧装置与容器，如下图图4-4笔芯加油机的底座1.底板所用的材料由于石墨的强度很低(2kgf/mm2),且呈片状分布于基体中,所以石墨在灰口铸铁中起着割裂基体、恶化机械性能的作用；但石墨在铸铁中可起吸震和自润滑作用，所以广泛用灰口铸铁制作机器的机座。灰口铸铁的抗拉强度一般为1230kgf/mm2,随着碳、硅量的降低，机械性能也相应提高。但是，当抗拉强度超过20kgf/mm2时，如果再降低碳、硅量,又会使机械性能恶化。1922年出现了一种“孕育铸铁”，实际上是一种高强度灰口铸

18、铁。这种铸铁在浇铸时严格控制化学成分，加入石墨化元素，改变其凝固过程,降低过冷度,使共晶团细化，片状石墨的尺寸及分布也得到改善，可使抗拉强度超过30kgf/mm2。2.标准件底座所用的标准件有GB/T93-1987标准型垫圈、GB/T6170-20001型六角螺母A级和B级M5和GB/T5781-2000六角螺栓全螺纹C级M5×16。3.底座零件的材料底座零件同样用灰口铸铁，同上述。4.5笔芯夹紧装置的夹具图4-5笔管的夹紧装置1.笔芯夹紧箱的材料5小结通过这几个月的毕业设计，在老师的精心指导和自己的努力下已取得了初步的结果，从整体上看，毕业设计是锻炼我的一种思维能力和实践能力，虽然

19、我的能力有限，但是通过初步的尝试，我已经能基本符合我们这个专业的理论和实践。通过这次笔芯加油机的设计，我感受到了对专业知识的缺乏和不足，也使我的专业知识得到进一步提高，感谢学校给我们这样的学习机会。从这次的毕业设计中我们也学到了很多，刚拿到毕业课题，写开题报告的过程中，同过查资料，了解了笔芯的结构、成型材料、液体油墨的成份和流动性等。将这些相关量的物理，化学特性与我们日常所用的加液体的工具（如：机油枪、黄油枪、注射器等）联系起来，进行组装之后得到了新的产品，那就是我所设计的笔芯加油机。在设计过程中也遇到了一些问题，加油过程中的流量速度的控制,可是通过观察机油枪，分析出通过所给的力量和凭着看来控

20、制。 从这次的毕业设计中我也巩固和加强了三年所学的一些专业知识的理解，并且增强了保护环境的意识，学会了一些解决问题的方法和短时间内获取更多知识的本领。其实我们主要多注意观察周围，多动脑思考问题，并通过物理、化学等逻辑思维解决，那就是创新。在设计过程中，不但温故了以前学的专业知识，而且对CAD软件和三维软件熟能生巧了，提高了创新能力。同时在老师严格的要求下我们也还加强了自己的制图能力，很多人都表示说这是他们上大学以来画的最认真的图。本次毕业设计是在马少辉老师的精心指导下完成的，老师一直在给我做全程指导，很辛苦，在这，要给我的指导老师和其他帮助过我的老师说一声你们辛苦了！经过这几个月的毕业设计，我

21、运用了多种工具，查阅了许多的书籍，对毕业课题作了充分的分析和论证，抱着认真学习的态度，虚心向他人请教，希望能将其通过分析、消化转化为自己的知识，在自己的设计中加以利用本次毕业设计能够从理论设计和工程实践相结合、巩固基础知识与培养创新意识相结合、个人作用和集体协作相结合等方面全面的提高。本次课程设计不但对以前学过的理论知识起到了回顾作用，并对其加以进一步的消化和巩固。而且在毕业设计中培养了我严肃认真和实事求是的科学态度。还培养了我吃苦耐劳的精神以及相对应的工程意识，同学之间的友谊互助也充分的在毕业设计当中体现出来了。从这次的毕业设计中,通过紧张有序的设计实践，我觉得自己的动手能力有了很大的提高;自信心也增强了。在毕业设计中自己动脑子解决遇到的问题，书本上的知识有了用武之地，这巩固和深