铱金笔内衬杆结构应用分析与设计
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[摘 要] 结合典型铱金笔内衬杆结构案例,从尺寸、结构、装配方式等方面对铱金笔内衬杆进行论述。分析现有铱金笔内衬杆结构存在的优、劣势,从材料、结构的可延伸性、装配成本等方面综合思考,设计出旋转合笔式内衬杆结构,以及旋转式内衬杆结构在铱金笔设计中的具体应用,对于铱金笔产品设计的创新具有一定实际意义。
[关键词] 铱金笔 内衬杆 产品设计
一、内衬杆结构设计简介与存在的工艺问题
内衬杆按部件可分为:(1)笔套内衬杆。(2)笔杆内衬杆
1.笔套内衬杆
笔套内衬杆可分为两种方式:一.胶配方式 二.紧配方式
(1)胶配方式 。内衬杆与外杆套采用胶配安装,具体内衬杆做法,如图1所示:
①段的长度略小于套口圈的总长度,定位以套口圈做定位,定位方法采用a与b的台阶卡在套口圈的内边缘,a段含有内螺纹,主要用于旋转合笔式使用;
②段位主要的胶配段,是将外笔套与笔套内衬杆胶配牢固,主要作用一是防止装配完成后的笔套内衬杆与外笔套之间发生转动,二是增加上套的整体受力面,防止因为只有套口圈与外笔套胶配受力、在插拔的过程中发生脱胶;
③段是笔套的外饰部件如顶帽、顶圈、笔夹等与笔套、笔套内衬杆装配的部分,其长度取决于外笔套顶饰部件的总长度;b与c得台阶应低于外笔套的上端,c段在理论上可采用外螺纹或塑料件内翻边两种装配模式。外螺纹的装配方式主要是与金属装饰部件螺纹互配,其优点是可以节省内在定位块零件,装配装成可以摆脱对胶水的依赖,缺点是螺纹互配固定点受力较大,且上套部分的总长也有一个相对固定的长度,不利于后期的延伸开发,装配过程中过于依赖胶水,容易产生脱胶现象影响产品质量。塑料件内翻边的装配模式,如图2所示:
(2)紧配方式。内衬杆与外套采用螺纹紧配方式安装,即内衬杆上设有卡点①与笔项上卡点互配。在顶帽与笔套结合处设有定位块零件,定位块设有内螺纹,将定位块与笔套紧固胶牢,内衬杆②处与定位块采取螺纹紧配。内衬杆与外套采用螺纹紧配方式安装,具体做法,如图3所示:
此种结构是目前市场上最常见的内衬结构方式,其优点在于结构简单、模具通用性强、成本低,缺点在于:1.当锁点设计不合理时,很容易产生上下杆套离缝现象。2.在反复插拔过程中,由于受力点集中在卡位上,笔项上的卡口很容易在插拔过程中将衬套带出,造成衬套脱落现象。
2.笔杆内衬杆
笔杆内衬杆的装配方式比较简单,如图4所示:
(1)段端口内壁设计有螺纹,既可以设计衬杆是与衬杆互配,也可以在无衬杆时直接与中接螺丝或全连体笔项外螺纹互配;
(2)段设计有外螺纹,主要是与尾帽等尾部装饰件的内螺纹互配,笔杆内衬杆在设计时应着重考虑两个方面:①笔杆的长度 笔杆的长度决定了笔杆内衬杆a段的长度。设计时a段的长度小于笔杆长度,约1mm左右 ②尾部装饰件的总长度 尾部装饰件的总长度决定了笔杆内衬杆b段的长度 b段的长度从装配意义上讲不适于过长,b段过长导致尾部等部件互配繁琐,但是b段又要具备一定的长度,方便装饰圈等部件的装配,笔杆内衬杆a段的造型决定了外套笔杆的造型,但是假如采用衬杆互配的做法即可做出标准化的内衬杆,即衬杆做同心度和长度定位,内衬杆的造型不影响外套笔杆的造型。
综上所述是两种常见的笔套内衬杆结构。在使用塑料内衬杆时,上套部分的长度基本确定,顶帽、笔套、套口圈之间的比例分割可以变化,塑料内衬杆在设计之初就应考虑到使用的出水系统的种类、合笔方式以及表面工艺。这三个方面决定了笔套内衬杆的粗细、模具的设计难度等因素。
二、旋转合笔式内衬杆结构设计
1.铱金笔内衬杆存在的工艺问题,解决方法探讨
通过以上对铱金笔内衬杆结构存在问题的分析,设计该螺纹旋转式内衬套结构。该设计衬套插拔式可以在笔套内衬杆的内部设计出螺纹,使衬套直接与笔套内衬杆螺纹配合,螺纹旋转式可以在笔套内衬杆下端口处设计出粗牙螺纹,使之与笔杆螺纹互配;如图5,图6所示(另见附件1)
(1)段端口外壁设计有螺纹,与顶帽内壁上、顶帽饰圈的螺纹互配。此处为笔套与内衬杆接合的主要受力部分。
(2)段是与外套接触的装配段,起着支撑外套的辅助作用,b段的长度小于笔杆长度,约1mm左右。其优势在于:①内衬杆的造型不影响外套。外套在形态设计时,受其结构影响不大,具有较大的延伸空间;②可装配较多的装饰圈,即满足外观美学形态需要,有利于设计工作者更好的发挥创意,做出美观的造型,延展空间较大,且在后期的投产过程中不存在增大装配成本的隐患。
(3)段,一个作用是作为外露的装饰圈存在,另一个作用即是作为外套部件的定位卡点,作为外套与饰圈的定位卡点,与a处共同将笔套与衬套固定。
这样装配的好处首先是省去了上胶水的过程、无论在出货和装配的过程都大大简化,其次是整体的受力比较安全,这种装配方式使得后期的质量不存在脱胶的隐患,最后是使用这种装配方式可以节省内在定位块这个零件,降低零件成本,简化装配步骤。
安装流程为:①.套口饰圈,在a处将套口饰圈滑入c处;②.笔套,顺次将笔套从a处装入;③顶帽饰圈,再将顶帽饰圈从a处装入;④顶帽,将顶帽内壁螺纹与a处外壁螺纹互配并固定⑤顶片,在顶帽端口装入顶片。
内衬杆结构设计与内衬套设计同理
a段作为衬杆与下杆的定位卡点。为此内衬结构的主要受力点
b段外壁设有螺纹,与尾帽、尾帽饰圈内壁螺纹相配合,尾帽饰圈外壁上设有螺纹,在反插时与内衬c处内螺纹配合。a段长度小于笔杆长度,约1mm左右。
安装流程为:①.笔杆,将笔杆从b处滑入a处;②.尾帽饰圈,顺次装入尾帽饰圈;③尾帽,将尾帽内壁螺纹与b处外壁螺纹互配并固定。
三、结语
该设计解决了生产操作中的一些实际性问题:
1.装配一体化,针对我国目前制笔行业生产现状,统一操作步骤,简化了装配过程,进而降低装配成本。提高装配效率。
2.节省内在定位块这个零件,降低零件成本,减少采购成本,提高企业利润率。
3.避免了在生产过程中,以及销售到客户手中,出现的脱胶、衬杆脱落等质量问题。
4.解决了传统螺纹内衬杆结构对整体笔杆造型的影响,使笔的整体造型更加丰富、有利于整体美学设计的可延展性。
5.有利于成品检验部门及时发现结构问题,并进行即时修理、返工。
参考文献:
中国制笔协会.自来水笔制作工[M].中国轻工业出版社,2007.312-313