圓珠筆大家都很熟悉，那么，它的內(nèi)部構(gòu)造是怎樣的？筆尖的內(nèi)部構(gòu)造又是怎樣的？有人說(shuō)圓珠筆尖看似小，卻能體現(xiàn)一定的制造實(shí)力，沒(méi)點(diǎn)實(shí)力還真造不出來(lái)。如果能造出一支既美觀又好用耐用的圓珠筆，那也不 是一件簡(jiǎn)單的事。今天，我們就來(lái)看看圓珠筆是怎么制造出來(lái)的吧。

圓珠筆書(shū)寫(xiě)的工作原理：主要是利用球珠在書(shū)寫(xiě)時(shí)與紙面直接接觸產(chǎn)生摩擦力，使球珠在球座內(nèi)滾動(dòng)，利用重力帶出筆芯內(nèi)的油墨或墨水，使圓珠筆油墨或墨水下滲到筆頭，通過(guò)筆頭球珠滾動(dòng)形成文字或圖形。

后續(xù)油墨或墨水在大氣壓的作用下，不停地補(bǔ)充過(guò)來(lái)，以達(dá)到書(shū)寫(xiě)的目的。

早期的大多數(shù)球珠筆芯在靠近尾部的地方，都會(huì)鉆一個(gè)小孔以保證空氣流通。

圓珠筆球珠直徑的大小，決定了字跡線(xiàn)條的粗細(xì)。常見(jiàn)的球珠直徑有1毫米、0.7毫米、0.5毫米三種（產(chǎn)品的筆身或圓珠筆芯上往往會(huì)注明）。圓珠筆的油墨是特制的，主要以色料、溶劑和調(diào)黏劑混合而成。常見(jiàn)的顏色有藍(lán)、黑、紅三色。普通油墨多用來(lái)作一般書(shū)寫(xiě)，特種油墨多用來(lái)作檔案書(shū)寫(xiě)。

圓珠筆球珠看似簡(jiǎn)單，3D解構(gòu)下它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)這是個(gè)小小的工程奇跡：

▲一個(gè)小小的圓珠筆由十幾個(gè)零件組成

▲圓珠筆零件

▲圓珠筆伸縮過(guò)程

圓珠筆的伸縮過(guò)程，總共分八個(gè)步驟。*步至第四步為筆芯伸出過(guò)程，第五步至第八步為筆芯縮回過(guò)程。

下圖中圓珠筆的三個(gè)零件分別為黑色的頂桿，黃色的轉(zhuǎn)盤(pán)，藍(lán)色的滑槽，紅色為滑槽的局部截圖，下方還有彈簧圖中沒(méi)顯示出來(lái)。（彈簧是保證黃色轉(zhuǎn)盤(pán)與藍(lán)色滑槽緊密接觸）。

【1-4步講解】我們用手指按壓圓珠筆頂部時(shí)，是給頂桿施加一個(gè)向下的壓力，頂桿沿滑槽運(yùn)動(dòng)壓迫轉(zhuǎn)盤(pán)向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)與滑槽的嚙合處脫離時(shí)，頂桿頭部的尖狀特征與轉(zhuǎn)盤(pán)的斜面接觸處產(chǎn)生徑向力強(qiáng)迫轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)，筆芯伸出。

【5-8步講解】當(dāng)再次按壓頂桿時(shí)，頂桿頭部的尖狀特征與轉(zhuǎn)盤(pán)的斜面分離，轉(zhuǎn)盤(pán)受徑向力旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤(pán)與滑槽的嚙合處重合，筆芯縮回。

▲圓珠筆的伸縮工作原理動(dòng)圖

▲圓珠筆的伸縮工作原理動(dòng)圖

筆頭和墨水是圓珠筆的關(guān)鍵，其中筆頭分為筆尖上的球珠和球座體。目前，碳化鎢球珠在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛，我國(guó)已經(jīng)具有很好的基礎(chǔ)，不僅可以滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)生產(chǎn)需要，還大量供出口。

圓珠筆頭的生產(chǎn)對(duì)加工的精度、材料的選擇上都有很高的要求。筆頭上不僅有小“球珠”，里面還有五條引導(dǎo)墨水的溝槽，加工精度都要達(dá)到千分之一毫米的數(shù)量級(jí)。

每一個(gè)小小的偏差都會(huì)影響筆頭書(shū)寫(xiě)的流暢度和使用壽命，筆尖的開(kāi)口厚度不到0.1毫米，還要考慮到書(shū)寫(xiě)角度和壓力，球珠與筆頭、墨水溝槽位必須搭配得“天衣無(wú)縫”，加工誤差不能超過(guò)0.003毫米。

圓珠筆油墨的色素是染料。油墨顏色主要有藍(lán)、紅、黑三種，其中尤以藍(lán)色油墨使用最多。過(guò)去藍(lán)色油墨中的色素成分是鹽基品藍(lán)和鹽基青蓮，溶劑是氧化蓖麻油、蓖麻油酸。目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的“424”藍(lán)色圓珠筆和“322”黑色圓珠筆，用它書(shū)寫(xiě)的字跡耐久性較好。

圓珠筆的冒油原因：圓珠筆在書(shū)寫(xiě)時(shí)，一部分油墨從球珠轉(zhuǎn)印到書(shū)寫(xiě)物上，球珠轉(zhuǎn)印后變白，另一部分油墨會(huì)隨球珠轉(zhuǎn)動(dòng)帶回球座內(nèi)。好的筆頭，隨球珠轉(zhuǎn)動(dòng)將油墨帶回球座較徹底，油墨沾在球座頭外面較少，比較干凈。較差的筆頭，油墨會(huì)大部分沾在球座頭外面，無(wú)法帶回球座內(nèi)，即我們所稱(chēng)的冒油現(xiàn)象，書(shū)寫(xiě)時(shí)，很容易污染書(shū)寫(xiě)物。

圓珠筆要流利，出墨就多，但負(fù)作用是落墨多，若要落墨少，缺點(diǎn)則不流利。這兩種情況相互矛盾，如何綜合考慮，使之達(dá)到*效果，則是圓珠筆制造業(yè)一直研究的課題。

使用中的圓珠筆尖↓↓

蔡司納米顯微鏡下放大30倍的圓珠筆尖↓↓

一件工業(yè)產(chǎn)品，哪怕小如圓珠筆，也要經(jīng)歷從設(shè)計(jì)到制作，再到檢驗(yàn)和迭代的嚴(yán)謹(jǐn)工業(yè)流程，唯有投入精益求精的工匠*，才能做出好的成果。

最后，再看看圓珠筆的制造過(guò)程：