筆芯加油機(jī)的設(shè)計帶圖紙

1、筆芯加油機(jī)的設(shè)計學(xué)生姓名 學(xué) 號 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 數(shù)控技術(shù) 班 級 指導(dǎo)老師 日 期 2013 .06 前 言 畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)教育培養(yǎng)目標(biāo)實現(xiàn)的重要階段，是畢業(yè)前的綜合學(xué)習(xí)階段，是深化、拓寬、綜合教和學(xué)的重要過程，是大學(xué)期間所學(xué)專業(yè)知識的全面總結(jié)。 本次課題所選的題目是：筆芯加油機(jī)的設(shè)計，針對目前實際生活中，中性筆芯用完后丟棄的現(xiàn)狀，研究設(shè)計一種能給中性筆（主流中性筆）筆芯加油的裝置，實現(xiàn)廢物循環(huán)利用，要求該裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。重點了解主流中性筆的油墨的構(gòu)成及特性，尾油的作用，筆管的內(nèi)外徑及筆頭等，在加油墨的過程中防止油墨的跑、冒、漏等現(xiàn)象。筆芯加油機(jī)的加油裝置根據(jù)注

2、射器、黃油槍、機(jī)油槍等原理，筆芯加油機(jī)的加油口與筆芯筆頭一端口相配合，加油時，對準(zhǔn)筆頭那端的管口，塞進(jìn)管口內(nèi)，進(jìn)行擠壓式的加油。簡單點說就像是給自行車打氣的氣管子一樣，當(dāng)按下瓶子的壓閥后瓶子內(nèi)部會有空氣注入，由于液體要比氣體重，這樣液體就會在瓶子的底部，當(dāng)空氣注入瓶子以后里面的液體就會隨著在瓶子內(nèi)部的管子流出。主要介紹了研究目的，加油裝置的組成及各部分的工作原理及特點，以及發(fā)展前景。本次課題設(shè)計分為對筆芯的結(jié)構(gòu)的認(rèn)識、對油墨的成分的認(rèn)識、根據(jù)機(jī)油槍的原理進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計、查找并閱讀相關(guān)資料、畢業(yè)設(shè)計整畢業(yè)設(shè)計的三個多月的時間里，在指導(dǎo)老師的幫助下，經(jīng)過資料查閱、設(shè)計計算，鞏固了專業(yè)知識、提高了綜

3、合分析、解決問題的能力。由于自己水平有限，難免有不妥和疏忽之處，敬請各位老師批評指正。關(guān)鍵詞：加油裝置；筆芯；油墨；流動性；筆芯加油機(jī) 目 錄1緒論11.1對筆與筆芯的認(rèn)識11.2研究目的和意義12國內(nèi)外的發(fā)展23課題所涉及的任務(wù)要求及實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)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筆管及筆頭34筆芯加油機(jī)的工作原理34.1筆芯加油機(jī)的容器34.2加油裝置的按壓式吸液機(jī)構(gòu)原理44.3 筆芯加油機(jī)的出油蓋64.4 筆芯加油機(jī)的底座與夾緊裝置64.5筆芯夾緊裝置的夾具75小結(jié)9總 結(jié).10致 謝.11參考文獻(xiàn)121緒論首先敘述了筆的介紹及歷史與國內(nèi)外的發(fā)展趨勢，研究目的和

4、意義，分析了油墨的特性及流動性，從而分析所設(shè)計的筆芯加油機(jī)的可行性。通過筆芯所組成的各部分的特點，設(shè)計了一套筆芯加油機(jī)。最后介紹了筆芯的工作原理及各組成部分的作用及特點。1.1對筆與筆芯的認(rèn)識 筆和我們的日常生活密不可分，筆的歷史悠久，在遠(yuǎn)古時代，我們?nèi)祟惖淖嫦?，首先用石頭在地上涂涂畫畫，這就是最古老的筆現(xiàn)代各類筆中，最早出現(xiàn)的是毛筆，毛筆是是一種源于中國的傳統(tǒng)書寫工具和繪畫工具。被列為中國的文房四寶之一。中國的書法和繪畫，都是與毛筆的使用分不開的。由于毛筆是由動物纖維制成，難以長久保存，并且不方便攜帶，因此出現(xiàn)了鋼筆。鋼筆，是人們普遍使用的書寫工具，它的發(fā)明是在19世紀(jì)初，自進(jìn)入21世紀(jì)以來

5、，伴隨著國內(nèi)藝術(shù)市場的不斷繁榮與發(fā)展，一種在歐美等地十分流行、鋼筆畫是一種具有獨特表現(xiàn)力的繪畫藝術(shù)，它靠金屬筆尖沾上墨水，通過筆尖在紙面的運(yùn)行而行成線條。但是在書寫時，常出現(xiàn)堵塞，墨水不流暢，在書寫的時候，如果太用力寫，就容易變形，會對筆尖造成損害的，寫出來的字就會變粗，變粗也很浪費(fèi)墨水等，給我們帶來很多不便，因此鋼筆被中性筆所取代，現(xiàn)在，普遍使用中性筆。書寫介質(zhì)為水性的稱為水性圓珠筆（水性墨水筆），鋼筆和油性圓珠筆的特點，書寫潤滑流暢、線條均勻。筆桿、筆套有塑料注塑成型、不銹鋼材沖壓磨制、不銹鋼制造三種制作方式；筆頭分為炮彈式和針管型兩種，分別采用銅合金、不銹鋼或工程塑料制成 ；球珠多采用不

6、銹鋼、硬質(zhì)合金或氧化鋁等材料制成，中字跡球珠直徑為0.7毫米，細(xì)筆跡球珠直徑為0.5毫米 中性筆內(nèi)裝一種有機(jī)溶劑，是一種粘性油質(zhì)，是用胡麻子油、合成松子油（主含萜烯醇類物質(zhì)）、礦物油（分餾石油等礦物而得到的油質(zhì)）、硬膠加入油煙等而調(diào)制成的原子油。其黏稠度比油性筆墨低、比水性筆墨稠，當(dāng)書寫時，墨水經(jīng)過筆尖，便會由半固態(tài)轉(zhuǎn)成液態(tài)墨水，中性筆墨水最大的優(yōu)點是每一滴墨水均是使用在筆尖上，不會揮發(fā)、漏水，因而可提供如絲一般的滑順書寫感，墨水流動順暢穩(wěn)定。1.2研究目的和意義有資料顯示，我國目前有近3億名中小學(xué)在校學(xué)生，僅按平均每人每周用一支筆芯計算，一年就要使用近150億支。這些筆芯收尾相連，可繞地球4

7、5圈。中性筆作為一種方便而實用的筆類，致大部分中小學(xué)生都使用它，據(jù)資料報道我國中小學(xué)生超過兩億人，90%的學(xué)生使用中性筆，每年消耗的中性筆在50億支以上。據(jù)專家介紹：制造中性筆的原料是聚苯乙稀，在大自然中根據(jù)無法降解，而廢棄的中性棄筆墨水，浮脂等物質(zhì)對土壤和水質(zhì)造成嚴(yán)重污染。我們通過對海中高一年級300多名學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查，74%的同學(xué)主要使用中性筆來學(xué)習(xí)，且大多僅用了一星期、一星期半便丟棄，可想而知，我國將因廢棄筆芯產(chǎn)生多大的污染。但是究竟是什么原因?qū)е聦W(xué)生如此快的丟棄舊筆芯。調(diào)查顯示，45%的同學(xué)選擇了中途沒用完發(fā)生故障便丟棄，另有88%的同學(xué)選擇了因人為原因致?lián)p壞，這也揭示了筆芯的浪費(fèi)

8、與污染大多為同學(xué)的“不注意”所造成的。我們又通過了對筆芯、結(jié)構(gòu)和質(zhì)量問題的實驗研究：1、將原無問題的筆扔在地上，使筆頭觸地；后面便出水發(fā)生問題。而后發(fā)現(xiàn)問題筆芯頭發(fā)現(xiàn)了變形導(dǎo)致出水口變小，以致出水?dāng)鄶嗬m(xù)續(xù)。2、對筆水進(jìn)行實驗，將一未用完的筆芯中的墨水倒入盆中，致使盆內(nèi)水受到了嚴(yán)重的污染，可見棄筆芯，對環(huán)境的污染有多大。3、將筆芯尾部白色液體取出，發(fā)現(xiàn)其為一帶有粘狀液體（筆尾油銀基酯），能保持計好的保溫密封，防止墨水蒸發(fā)和倒流溢出，在寫字時，能象活塞一樣隨時跟進(jìn)，利用大氣壓，保持書寫流暢等作用，但其亦能對土壤造成的污染。綜上所述：1、廢棄的筆芯對環(huán)境造成了巨大的污染。2、大量的使用和低的使用率造

9、成了巨大的資源浪費(fèi)。3、中學(xué)生缺乏對筆芯的正確使用意識和保護(hù)意識。4、因為中學(xué)生的“不注意”和產(chǎn)品的質(zhì)量所造成的資源浪費(fèi)和對環(huán)境污染是主要的原因。所以國家應(yīng)該提高對企業(yè)和產(chǎn)品的監(jiān)督，和提倡對筆芯知識的宣傳和教育。對筆芯的回收和再利用。 企業(yè)應(yīng)該努力提高自己的技術(shù)和質(zhì)量水平，從而從根本上促進(jìn)消費(fèi)者利益和提高筆的使用率，而減小污染和資源。 作為我們學(xué)生個人來說應(yīng)該提高自己保護(hù)和使用筆的正確意識，“從我做起，提高筆芯的使用率”。這樣，將省下很多資源與能源。2國內(nèi)外的發(fā)展，根據(jù)調(diào)查，查資料，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在還未出現(xiàn)這種設(shè)備。3課題所涉及的任務(wù)要求及實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析任務(wù)要求主要是了解主流中性筆的油墨的構(gòu)

10、成及特性，尾油的作用，筆管的內(nèi)外徑及筆頭等，根據(jù)這些問題才能推斷出加油裝置的是否可行。3.1油墨的配方 中性筆油墨配方中主要成分包括溶劑、染料、分散劑、成膜劑及其它助劑。 （1）溶劑。中性筆的油墨中，溶劑的作用在于溶解染料、成膜劑并與各類助劑相溶，提供一定的流動性，還要有恰到好處的揮發(fā)性，在書寫過程中能有效控制干燥速度。 （2）染料。染料的作用是賦予油墨足夠的顏色深度，中性筆油墨中所用染料可分為油溶性染料和醇溶性染料，本試驗所用染料為酞菁系染料，該染料不溶于溶劑，在油墨中有好的分散性，對成膜劑有強(qiáng)的附著力，從而不滲透于紙張內(nèi)部，且顏色要色澤鮮艷，耐候性好。 （3）分散劑。適量的分散劑可降低油墨

11、和紙張表面的粘附性，使油墨書寫到紙張表面時在一定時間內(nèi)具有可擦性，分散劑還可以保持油墨的書寫流利性和長期穩(wěn)定性。 （4）成膜劑。成膜劑是可擦性圓珠筆用油墨的重要組成部分，其作用主要是能在紙張表面均勻成膜并作為染料的載體。要求它對紙張表面有一定的粘附力，不易剝落，但可用橡皮擦輕輕擦去，和著色劑有強(qiáng)的附著力，在溶劑中溶解性好，且與其他成分相互穩(wěn)定，能長期保存3.2尾油的成分及作用中性筆芯尾部的油狀物叫中性筆尾油礦油硅化物（鋰基酯），其作用如下： （1） 保持良好的保濕密封，防止墨水蒸發(fā)或倒流溢出。 （2） 在中性筆書寫時，鋰基酯能象活塞一樣隨時跟進(jìn)，利用大氣壓將墨水往下壓，保持中性筆書寫流暢，直至

12、墨水書寫完。3.3筆管及筆頭綜述，通過借助注射器的原理，根據(jù)油墨、筆管、筆頭的特點推斷出此加油裝置可行。4筆芯加油機(jī)的工作原理筆芯加油機(jī)的原理與機(jī)油槍的原理相似,是利用活塞的移動來排出儲液筒里的空氣，造成內(nèi)外氣壓差，而使液體在氣壓作用下上升從出液管里排出管外。如圖所示圖4-1 筆芯加油機(jī)的工作原理圖（1）把筆管安裝在筆芯加油機(jī)的筆管裝置當(dāng)中，安裝前先向右擰螺栓，將筆管放在夾緊箱內(nèi)，然后向左擰螺栓，為了更好地固定，將螺母也擰緊。這樣筆管安裝就完成了。頂緊栓頂部的出氣口的主要作用是筆管中的空氣從出氣口排出，否則由于筆管中的空氣壓力，油墨就無法進(jìn)入筆管，阻礙了油墨的流動。（2）向筆芯容器內(nèi)加油墨，從

13、注油口倒入，容積要超過吸油結(jié)構(gòu)的底部，然后蓋緊注墨蓋。（3）按下手柄，活塞的移動來排出儲液筒里的空氣，造成內(nèi)外氣壓差，而使液體在氣壓作用下上升從出液管里排出管外。當(dāng)用手向下壓出液管時，彈簧被壓縮使得進(jìn)液閥門（圓形的塑料球）向下關(guān)閉，同時由于活塞向下移動，而此時排氣閥門（活塞下面的小孔）被打開，儲液筒里的液體從出液管流出管外；當(dāng)用松開時，彈簧恢復(fù)原來的自然狀態(tài)，使得活塞向上移動，排氣閥門關(guān)閉，進(jìn)液閥門打開，在外界大氣壓的作用下，液體從導(dǎo)液管通過進(jìn)液閥門進(jìn)入到儲液筒。這樣活塞在圓筒中上下往復(fù)運(yùn)動，不斷地把液體吸出瓶外,進(jìn)入到筆管子內(nèi)。（4）加入的油墨要保證有溢流量，加完油墨后，將筆管的筆頭部分的管

14、口朝下，流出一些油墨時將筆頭按在筆管口上，這樣將排除筆管口的空氣，避免油墨的流暢性。4.1筆芯加油機(jī)的容器 圖4-2 筆芯加油機(jī)的容器 從注油口加入油墨，蓋好緊蓋。一次可以最多可注入200ml油墨。加油過程中要注意外界的塵土、雜物、水的的進(jìn)入，這些物質(zhì)將會堵塞筆管，無法快速加油墨。1.筆芯容器所用材料4.2加油裝置的按壓式吸液機(jī)構(gòu)原理（1） 結(jié)構(gòu)原理在我們的日常生活中，你經(jīng)常用到按壓式洗手液洗手、洗發(fā)液洗頭吧，那么你知道它的工作原理嗎？知道液體是怎么吸上來的嗎？筆芯加油機(jī)也與他們原理一樣。 圖4-3 筆芯加油機(jī)的吸液原理圖筆芯加油機(jī)中有個按壓式吸液機(jī)構(gòu)（圖1），它主要由導(dǎo)液管、進(jìn)液閥門、彈簧、

15、排氣閥門、活塞、出液管、儲液筒等組成。它的工作原理和活塞式抽水機(jī)原理相同。是利用活塞的移動來排出儲液筒里的空氣，造成內(nèi)外氣壓差，而使液體在氣壓作用下上升從出液管里排出管外。當(dāng)用手向下壓出液管時，彈簧被壓縮使得進(jìn)液閥門（圓形的塑料球）向下關(guān)閉，同時由于活塞向下移動，而此時排氣閥門（活塞下面的小孔）被打開，儲液筒里的液體從出液管流出管外；當(dāng)用松開時，彈簧恢復(fù)原來的自然狀態(tài)，使得活塞向上移動，排氣閥門關(guān)閉，進(jìn)液閥門打開，在外界大氣壓的作用下，液體從導(dǎo)液管通過進(jìn)液閥門進(jìn)入到儲液筒。這樣活塞在圓筒中上下往復(fù)運(yùn)動，不斷地把液體吸出瓶外。（2）各部件的材料分析 通過熱處理可以調(diào)整其力學(xué)性能的不銹鋼，通俗地說

16、，是一類可硬化的不銹鋼。典型牌號為Cr13型，如2Cr13 ,3Cr13 ,4Cr13等。不銹鋼是空氣中或化學(xué)腐蝕介質(zhì)中能夠抵抗腐蝕到的一種合金鋼，它具有美觀的表面和良好的耐腐蝕性能。它的主要成分是鐵和鉻。吸油管的材料與筆管材料相同，都用聚苯乙烯。 4.3 筆芯加油機(jī)的出油蓋 4-4吸液結(jié)構(gòu)的出油裝置（1）吸液結(jié)構(gòu)出油裝置的工作原理吸液管的工作原理與打氣筒工作原理相同，當(dāng)活塞向后移動時，進(jìn)油管的口就被打開，并且管內(nèi)的氣體產(chǎn)生氣壓差，而使液體在氣壓作用下上升從出液管里排出管外，油墨及吸上去。當(dāng)放開按壓柄時，進(jìn)液管口堵住，油墨停止上升流動。反復(fù)往返按動手柄，達(dá)到加油墨的目的。（

17、2）材料分析吸液結(jié)構(gòu)的出油裝置主要用了鋁合金，與容器相同。4.4 筆芯加油機(jī)的底座與夾緊裝置它主要是起到夾緊作用，固定筆芯夾緊裝置與容器，如下圖圖4-4筆芯加油機(jī)的底座1.底板所用的材料由于石墨的強(qiáng)度很低(2kgf/mm2),且呈片狀分布于基體中,所以石墨在灰口鑄鐵中起著割裂基體、惡化機(jī)械性能的作用；但石墨在鑄鐵中可起吸震和自潤滑作用，所以廣泛用灰口鑄鐵制作機(jī)器的機(jī)座。灰口鑄鐵的抗拉強(qiáng)度一般為1230kgf/mm2,隨著碳、硅量的降低，機(jī)械性能也相應(yīng)提高。但是，當(dāng)抗拉強(qiáng)度超過20kgf/mm2時，如果再降低碳、硅量,又會使機(jī)械性能惡化。1922年出現(xiàn)了一種“孕育鑄鐵”，實際上是一種高強(qiáng)度灰口鑄

18、鐵。這種鑄鐵在澆鑄時嚴(yán)格控制化學(xué)成分，加入石墨化元素，改變其凝固過程,降低過冷度,使共晶團(tuán)細(xì)化，片狀石墨的尺寸及分布也得到改善，可使抗拉強(qiáng)度超過30kgf/mm2。2.標(biāo)準(zhǔn)件底座所用的標(biāo)準(zhǔn)件有GB/T93-1987標(biāo)準(zhǔn)型墊圈、GB/T6170-20001型六角螺母A級和B級M5和GB/T5781-2000六角螺栓全螺紋C級M5×16。3.底座零件的材料底座零件同樣用灰口鑄鐵，同上述。4.5筆芯夾緊裝置的夾具圖4-5筆管的夾緊裝置1.筆芯夾緊箱的材料5小結(jié)通過這幾個月的畢業(yè)設(shè)計，在老師的精心指導(dǎo)和自己的努力下已取得了初步的結(jié)果，從整體上看，畢業(yè)設(shè)計是鍛煉我的一種思維能力和實踐能力，雖然

19、我的能力有限，但是通過初步的嘗試，我已經(jīng)能基本符合我們這個專業(yè)的理論和實踐。通過這次筆芯加油機(jī)的設(shè)計，我感受到了對專業(yè)知識的缺乏和不足，也使我的專業(yè)知識得到進(jìn)一步提高，感謝學(xué)校給我們這樣的學(xué)習(xí)機(jī)會。從這次的畢業(yè)設(shè)計中我們也學(xué)到了很多，剛拿到畢業(yè)課題，寫開題報告的過程中，同過查資料，了解了筆芯的結(jié)構(gòu)、成型材料、液體油墨的成份和流動性等。將這些相關(guān)量的物理，化學(xué)特性與我們?nèi)粘Ｋ玫募右后w的工具（如：機(jī)油槍、黃油槍、注射器等）聯(lián)系起來，進(jìn)行組裝之后得到了新的產(chǎn)品，那就是我所設(shè)計的筆芯加油機(jī)。在設(shè)計過程中也遇到了一些問題，加油過程中的流量速度的控制,可是通過觀察機(jī)油槍，分析出通過所給的力量和憑著看來控

20、制。 從這次的畢業(yè)設(shè)計中我也鞏固和加強(qiáng)了三年所學(xué)的一些專業(yè)知識的理解，并且增強(qiáng)了保護(hù)環(huán)境的意識，學(xué)會了一些解決問題的方法和短時間內(nèi)獲取更多知識的本領(lǐng)。其實我們主要多注意觀察周圍，多動腦思考問題，并通過物理、化學(xué)等邏輯思維解決，那就是創(chuàng)新。在設(shè)計過程中，不但溫故了以前學(xué)的專業(yè)知識，而且對CAD軟件和三維軟件熟能生巧了，提高了創(chuàng)新能力。同時在老師嚴(yán)格的要求下我們也還加強(qiáng)了自己的制圖能力，很多人都表示說這是他們上大學(xué)以來畫的最認(rèn)真的圖。本次畢業(yè)設(shè)計是在馬少輝老師的精心指導(dǎo)下完成的，老師一直在給我做全程指導(dǎo)，很辛苦，在這，要給我的指導(dǎo)老師和其他幫助過我的老師說一聲你們辛苦了！經(jīng)過這幾個月的畢業(yè)設(shè)計，我

21、運(yùn)用了多種工具，查閱了許多的書籍，對畢業(yè)課題作了充分的分析和論證，抱著認(rèn)真學(xué)習(xí)的態(tài)度，虛心向他人請教，希望能將其通過分析、消化轉(zhuǎn)化為自己的知識，在自己的設(shè)計中加以利用本次畢業(yè)設(shè)計能夠從理論設(shè)計和工程實踐相結(jié)合、鞏固基礎(chǔ)知識與培養(yǎng)創(chuàng)新意識相結(jié)合、個人作用和集體協(xié)作相結(jié)合等方面全面的提高。本次課程設(shè)計不但對以前學(xué)過的理論知識起到了回顧作用，并對其加以進(jìn)一步的消化和鞏固。而且在畢業(yè)設(shè)計中培養(yǎng)了我嚴(yán)肅認(rèn)真和實事求是的科學(xué)態(tài)度。還培養(yǎng)了我吃苦耐勞的精神以及相對應(yīng)的工程意識，同學(xué)之間的友誼互助也充分的在畢業(yè)設(shè)計當(dāng)中體現(xiàn)出來了。從這次的畢業(yè)設(shè)計中,通過緊張有序的設(shè)計實踐，我覺得自己的動手能力有了很大的提高;自信心也增強(qiáng)了。在畢業(yè)設(shè)計中自己動腦子解決遇到的問題，書本上的知識有了用武之地，這鞏固和深