著膜換芯鉛筆的研制

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　　一、 研發(fā)背景 木桿鉛筆書寫流暢、柔滑，是最常用的書寫工具，更是小學(xué)生學(xué)習(xí)所必備。木桿鉛筆發(fā)明于木材資源豐富的年代。當(dāng)今木材資源不足，耗用大量木材制造鉛筆，已經(jīng)備受社會(huì)關(guān)注。因?yàn)槟静馁Y源緊張，木材價(jià)格上漲，木桿鉛筆制作成本越來越高，鉛筆價(jià)格也越來越貴，制造木桿鉛筆的企業(yè)面臨的困難也在增加。 木桿鉛筆還存在削筆之煩，臟手之弊和使用中容易斷芯的缺點(diǎn)。 尋找木桿鉛筆的替代產(chǎn)品早在18世紀(jì)初就已經(jīng)開始，制筆業(yè)的前輩們?yōu)榇烁冻隽似D辛的勞動(dòng)。1822年就有活動(dòng)鉛筆的發(fā)明。1950年我國(guó)生產(chǎn)出第一支活動(dòng)鉛筆。活動(dòng)鉛筆具有不用木材和不用削的優(yōu)點(diǎn)，但由于鉛筆芯較細(xì)，書寫中易于折斷，盡管近年來樹脂鉛筆芯的普及，但并未完全克服活動(dòng)鉛筆易于斷芯的缺陷，仍不適合小學(xué)生使用。 上個(gè)世紀(jì)90年代初子彈頭鉛筆在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)出現(xiàn)，這種鉛筆芯的使用分為兩個(gè)階段。 第一階段將子彈頭鉛筆芯直接裝入筆的儲(chǔ)芯管，在儲(chǔ)芯管外套帶舌彈簧，使用時(shí)筆頭向下推動(dòng)儲(chǔ)芯管，依靠鉛筆芯自重和彈簧舌拔動(dòng)將鉛筆芯拔出，夾持于儲(chǔ)芯管夾頭中直接使用。該筆的優(yōu)點(diǎn)顯而易見，不用木材、不用削筆還更省錢，所以很受歡迎。但當(dāng)時(shí)這種產(chǎn)品存在如下缺點(diǎn)：①由于換芯需要儲(chǔ)芯管滑動(dòng)，所以有約201m的儲(chǔ)芯管暴露在外，使產(chǎn)品很不美觀，款式單—，式樣呆板②由于彈簧的推頂力較小，書寫過程中筆芯易于回縮③因彈簧易于脫位，導(dǎo)致不出芯，使此種鉛筆失去換芯功能④為了推頂鉛筆芯需要彈力較大的彈簧，彈力過大的彈簧舌易于破壞儲(chǔ)芯管壁，縮短筆的使用壽命；⑤鉛筆芯更換時(shí)易于染黑手指。盡管有很多廠家試圖改變此缺點(diǎn)，但并沒從根本上解決這些問題，所以該產(chǎn)品僅風(fēng)靡一時(shí)，很快就在市場(chǎng)上消失。 第二階段：在每個(gè)鉛筆芯后包一個(gè)塑料件，然后把這種帶塑料頭的鉛筆芯依次裝入筆桿，換芯時(shí)將最前面一個(gè)筆芯從筆桿前端拉出，再?gòu)墓P桿尾部推入，顯然此種方法使用成本較高，拉出和推入才能更換鉛筆芯也比較麻煩，但能夠省去削筆之煩，目前在市場(chǎng)占有一定份額，生產(chǎn)廠家以百能為主。 由于沒有獲得木桿鉛筆理想的替代產(chǎn)品，所以人們著手于鉛筆代木技術(shù)的研究。由于種種原因，人們還沒有找到理想的代木產(chǎn)品。鉛筆家族仍然是以木桿鉛筆為主。 二、 研發(fā)目標(biāo)的確立與研發(fā)成果 在人類賴以生存的環(huán)境備受關(guān)注的今天，人們都希望減少森林的砍伐和木材的消耗，都希望有一種真正意義上的不用木材的鉛筆問世，更好地保護(hù)自然環(huán)境。 再則小學(xué)生是鉛筆的主要使用者，為孩子削鉛筆已經(jīng)成為有小學(xué)生家庭的一種必要的家務(wù)勞動(dòng)，削鉛筆也臟手還影響環(huán)境衛(wèi)生。走訪調(diào)查表明：所有的小學(xué)生家長(zhǎng)都希望有—種不用削斷芯，不臟手的鉛筆。 因此我們認(rèn)為研發(fā)出一種真正不用木材、不用削、不臟手、不斷芯、使用成本低的鉛筆，才是鉛筆發(fā)展的方向，如能成功，其功在千秋。所以我們確定這一研究課題進(jìn)行研發(fā)，并為之付出艱辛的努力。 為了實(shí)現(xiàn)這—目標(biāo)，在吸收國(guó)際國(guó)內(nèi)市場(chǎng)已有鉛筆產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上，再根據(jù)我們多年生產(chǎn)積累的經(jīng)驗(yàn)，歷經(jīng)近四年的研究和試制，在技術(shù)上取得了實(shí)質(zhì)性突破。在研制過程中，我們以子彈頭鉛筆芯的換芯鉛筆工藝結(jié)構(gòu)創(chuàng)新為研究對(duì)象，研究工作著力于三個(gè)方面，然后優(yōu)優(yōu)組合，使目標(biāo)得到實(shí)現(xiàn)： 1、鉛筆芯著膜處理。 經(jīng)過多種材料選擇并經(jīng)多次反復(fù)試驗(yàn)，終于選定純天然無任何毒副作用的物質(zhì)作為成膜材料，同時(shí)確定著膜工藝過程，對(duì)子彈頭鉛筆芯表面著膜處理，確保在向筆內(nèi)裝配鉛筆芯時(shí)不臟手。 2、通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保使用功能的可靠。 在筆桿內(nèi)腔和儲(chǔ)芯管外管壁上分別設(shè)定位結(jié)構(gòu)，使筆桿與筆芯不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；在儲(chǔ)芯管長(zhǎng)槽后端臺(tái)階兩側(cè)設(shè)丘狀凸起，有效增加臺(tái)階的厚度及臺(tái)階上面槽的深度，防止彈簧舌 脫位，通過以上兩個(gè)技術(shù)特征，確保每完成一個(gè)推動(dòng)行程，即可靠更換一枚鉛筆芯，筆的使用壽命可達(dá)重復(fù)換芯5000次以上。在儲(chǔ)芯管與筆桿之間或筆桿與筆套之間設(shè)防滑脫限位，使筆桿與儲(chǔ)芯管不脫離，防止小學(xué)生把筆拆散而無法使用。在儲(chǔ)芯管短槽后端設(shè)較大的孔，以便彈簧舌尖進(jìn)入該孔，阻止鉛筆芯在書寫過程中回縮。 3、通過隱藏?fù)Q芯形成暴露在外的儲(chǔ)芯管，完成富于美感的外形設(shè)計(jì)。 在確保功能完美的前提下，通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使筆的儲(chǔ)芯管呈雙層結(jié)構(gòu)或儲(chǔ)芯管和筆帽都能在筆套內(nèi)滑動(dòng)的結(jié)構(gòu)，科學(xué)隱藏用于換芯行程需要外露的儲(chǔ)芯管，使產(chǎn)品的外形更美觀。依照這一設(shè)計(jì)思路，這種產(chǎn)品的款式可以與現(xiàn)有多種圓珠筆、活動(dòng)鉛筆的豪華款式相媲美。 通過以上三個(gè)方面的組合，使得產(chǎn)品性能可靠，外觀美觀，具有了木桿鉛筆和活動(dòng)鉛筆的所有優(yōu)點(diǎn)，而較好的解決和克服了現(xiàn)有各種鉛筆存在的缺點(diǎn)。真正做到鉛筆不用木材，不用削，不臟手，不斷芯。 三、 使用成本分析

　　木桿鉛筆的市場(chǎng)均價(jià)約0．36元／支，按每支鉛筆可削12次計(jì)算，鉛筆的使用成本為0．03元／次，而著膜換芯鉛筆芯零售價(jià)僅為0．006元／枚，加上筆殼的使用成本每次0．0004元，即使用每枚鉛筆芯的成本為0．0064元，與木桿鉛筆比較使用成本為木桿鉛筆的21．3％，節(jié)約78．7％。 四、 環(huán)評(píng)分析 著膜換芯鉛筆從生產(chǎn)到使用的過程不產(chǎn)生任何環(huán)境污染物，對(duì)環(huán)境無負(fù)面影響。 著膜換芯鉛筆的推廣將節(jié)約大量的木材，對(duì)保護(hù)森林資源和環(huán)境具有積極的意義，另外不制造木桿鉛筆就同時(shí)省去了油漆和粘合劑，對(duì)于環(huán)境保護(hù)也具有一定的效果。 五、 彩色鉛筆的代木產(chǎn)品研究 由于鉛筆家族中尚有彩色鉛筆的鉛筆芯不適宜采用本技術(shù)制造，也不適宜活動(dòng)鉛筆的夾頭夾持，本公司己同時(shí)開發(fā)另一種旋轉(zhuǎn)出芯的，性能可靠，使用方便的換芯彩芯鉛筆。 六、 市場(chǎng)預(yù)測(cè) 該產(chǎn)品使用功能和使用成本都優(yōu)于其他鉛筆，制造和使用過程環(huán)保，產(chǎn)品完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，模具亦已定型，制筆材料已選定，只要確保生產(chǎn)過程中把好產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)，并且推廣得法，該產(chǎn)品作為木桿鉛筆和活動(dòng)鉛筆的替代產(chǎn)品僅是時(shí)間問題。 七、 我公司生產(chǎn)能力分析 1、我公司現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)廠房12000平米，臥式注塑機(jī)6臺(tái)，立式注塑機(jī)7臺(tái)，電腦彈簧機(jī)2臺(tái)，多臺(tái)制造模具的通用設(shè)備，具有獨(dú)—扛設(shè)計(jì)筆類產(chǎn)品和制’造模具的技術(shù)力量和生產(chǎn)能力，目前著膜換芯鉛筆技術(shù)已基本成熟，產(chǎn)品經(jīng)鑒定后，通過自制和部分外涉，適量增加模具，兩個(gè)月內(nèi)可具備5000萬支／年的著膜換芯鉛筆和換芯彩色鉛筆的生產(chǎn)能力。 2、自行設(shè)計(jì)制造的成本不足三千元的磨鉛芯機(jī)械，比臺(tái)灣的近10萬元的機(jī)器產(chǎn)量高50％，擴(kuò)大替換鉛芯生產(chǎn)規(guī)模是十分容易的。 3、我公司成立以來經(jīng)營(yíng)狀況較好，具備不斷擴(kuò)大再生的能力。多年來，一直準(zhǔn)備尋找——個(gè)有社會(huì)意義的產(chǎn)品投入，我們研制的著膜換芯鉛筆受到中國(guó)制筆協(xié)會(huì)的領(lǐng)導(dǎo)和各位制筆專家的高度重視，受到縣市黨委和政府的大力支持，我們更具信心，我們將把積累資金投入于設(shè)備添置，模具制作及營(yíng)銷工作，把生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大到2億支／年。 4、必要時(shí)我公司通過貸款等方式，籌集資金擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，在短期內(nèi)可將生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大到5億支／年。 5、目前我國(guó)政府十分重視知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，著膜換芯鉛芯技術(shù)都是申請(qǐng)專利的技術(shù)，我公司根據(jù)市場(chǎng)需求擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模風(fēng)險(xiǎn)較小。 八、 212藝流程、主要零部件及產(chǎn)品的主要技術(shù)參數(shù) (一)、工藝流程方案： 長(zhǎng)柱鉛筆芯一子彈頭鉛筆芯一檢驗(yàn)一著膜子彈頭鉛筆芯一檢驗(yàn)一入庫(kù)塑料一塑料工件一檢驗(yàn)一交裝配或入庫(kù)后交裝配鋼絲一彈簧一檢驗(yàn)一熱處理后的彈簧一檢驗(yàn)一入庫(kù)各零配件一裝配一檢驗(yàn)一產(chǎn)成品一包裝一檢驗(yàn)一封箱 (二)、主要零部件的技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)特征 1、子彈頭鉛筆芯

　　a、外形：圓柱和圓錐的組合體。

　　b、著膜：著膜材料天然物質(zhì)，無任何毒副作用。

　　c、成膜厚度：0．01—0．03mm

　　d、著膜牢固度要求：不影響鉛筆原有的書寫濃度，雙手戴白手套，鉛筆芯置于一只手的手心，另一只手捏取鉛筆芯20次放入另一容器里，每次捏取1枚，雙手手套不被染黑。

　　2、儲(chǔ)芯管

　　a、內(nèi)孔平滑、無凹陷。

　　b、小槽后端帶孔，孔徑與儲(chǔ)芯管該處的孔徑相等。

　　c、大槽后端帶丘狀凸起。

　　d、夾頭有較強(qiáng)的彈性恢復(fù)力，確保換芯時(shí)每枚鉛筆芯均由彈簧舌推下，并能自然脫落。

　　3、彈簧

　　a、彈簧選用0．5TTA鋼絲經(jīng)熱處理

　　b、彈簧舌居中，與彈簧中心線呈45‘角

　　c、彈簧舌端頭磨圓

　　(三)、產(chǎn)品的主要技術(shù)參數(shù)

　　1、著膜換芯鉛筆替換芯符合QB／T2774—2006鉛筆的規(guī)定。

　　2、著膜換芯鉛筆的質(zhì)量應(yīng)符合表1規(guī)定

　　序號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 項(xiàng)目 回縮力N 鎖緊力N 出鉛芯長(zhǎng)度mm 輸鉛芯性能 耐用性能次 耐沖擊性能 儲(chǔ)芯量 外觀 技術(shù)要求 ≥9．8 ≥0．3 5±1 連續(xù)有效 ≥5000 輸鉛芯正常、零部件無開裂變形 裝滿 1．零部件完整2．標(biāo)志字跡能識(shí)別3．表面光潔4．整筆及配件無明顯歪斜和離縫

　　替換芯表面著膜防污性能應(yīng)達(dá)到接觸物不沾黑

　　九、 質(zhì)量控制 質(zhì)量是企業(yè)賴以生存的基礎(chǔ)，是產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)，拓展市場(chǎng)的前提與保證。公司自創(chuàng)建之始對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)， 自行研發(fā)和生產(chǎn)考試涂卡專用2B鉛筆，連續(xù)十五年供應(yīng)全國(guó)大部分省市用于高考涂卡專用，從未出過質(zhì)量問題。對(duì)于新研發(fā)的著膜換芯鉛筆，同樣從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)制造到產(chǎn)品裝配都嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，防止一切質(zhì)量事故的發(fā)生。首先嚴(yán)格按照《產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)管理程序》對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)工作進(jìn)行控制，防止一切設(shè)計(jì)上的質(zhì)量事故發(fā)生。第二、嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并以自檢、互檢、送檢相結(jié)合，使產(chǎn)品質(zhì)量控制落實(shí)到每個(gè)零件上。第三、企業(yè)內(nèi)部質(zhì)量管理執(zhí)行產(chǎn)品可追溯性標(biāo)識(shí)，無論產(chǎn)品何時(shí)何地出現(xiàn)質(zhì)量問題都追查到相應(yīng)的責(zé)任人，提高職工維護(hù)產(chǎn)品質(zhì)量的自覺性。第四、企業(yè)通過成立產(chǎn)品質(zhì)量管理為目的的QC小組， 自產(chǎn)品設(shè)計(jì)到產(chǎn)品交付全過程，建立各種品種各工序的質(zhì)量管理點(diǎn)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行全方位的控制。第五、在職工中不斷深化以人為本的理念，以對(duì)消費(fèi)者負(fù)責(zé)為宗旨，積極開展質(zhì)量知識(shí)培訓(xùn)，提高公司全體員工的質(zhì)量意識(shí)。