Проектирование шариковой ручки

Размещено на http://allbest.ru

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тульский государственный университет»

Кафедра «Инструментальные и метрологические системы»

Контрольная работа

По дисциплине: «Основы проектирования продукции и технологии ее производства»

Проектирование шариковой ручки

Выполнил:

ст.гр.620521

Мусатова М.П.

Принял:

к.т.н.,доц. Михайлов А.В

Тула 2014

1. Техническое задание

Пишущее устройство должно:

· свободно помещаться в руке человека;

· обеспечивать чистописание на должном уровне, без клякс и пропусков;

· пишущий узел должен свободно скользить по бумаге, не царапая ее;

· иметь достаточный запас чернил;

· конструкция должна быть эргономична;

· иметь современный дизайн;

· иметь толщину линии 0,5…0,8 мм;

· иметь приемлемую цену для бюджетного класса.

2. Техническое предложение

1.Обзор конструкций пишущих устройств

а) Перьевая ручка -- письменная принадлежность для письма на бумаге жидкими чернилами.

Современная перьевая ручка обычно состоит из корпуса с заправочным механизмом, ёмкости для чернил, и металлического раздвоенного пера.

В качестве аналога выбираем ручку Parker.

б) Капиллярная ручка, инструмент для выполнения точных чертёжных работ. Состоит из небольшой трубки и баллончика для туши. Внутри трубки расположена тонкая игла, которая отвечает за стабильную подачу краски. Его удобно применять для создания чертежей и рисунков тушью.

шариковый ручка чернило рапидограф

Основными производителями рапидографов являются Faber Castell, Rotring, Koh-I-Noor, Pentel, Staedtler.

в) Шариковая ручка -- ручка, использующая для письма стержень (трубочку, заполненную пастообразными чернилами) с шариковым пишущим узлом на конце.

Канал, по которому проходят чернила, на конце перекрыт маленьким металлическим шариком, который при письме катится по поверхности бумаги, с тыльной стороны смачиваясь чернилами. Небольшой зазор между шариком и стенками позволяет ему вращаться и при качении оставлять на бумаге след. Это самые дешёвые, самые простые и поэтому самые распространённые ручки. Чернильная паста, использующаяся в шариковых авторучках, отличается от чернил для письма перьевыми ручками. Она создана на масляной основе и более густая, что препятствует её вытеканию из стержня.

Конструкция шариковой ручки

· Кнопочная механика

· Одним нажатием кнопки пишущий узел освобождается, вторым - прячется в корпус. При этом колпачок и корпус не двигаются.

· Колпачковая механика

· Действует аналогично, но с тем различием, что колпачок при нажатии движется относительно корпуса.

· Поворотная механика

· Для освобождения пишущего узла колпачок поворачивается на небольшой угол вокруг своей оси, обратным поворотом узел становится на прежнее место.

Стержень

Наконечник стержня - шарик - в ручках PARKER выполнен из необычайно твердого карбида вольфрама, покрыт высококачественной сталью, из стали же выполнена та часть стержня, в которую вставлен шарик. Шарик покрыт очень тонкой гравировкой (структурой), что позволяет добиться очень гладкого письма.

Специальная жировая прослойка, присутствующая в пишущем узле, не дает пасте высыхать и темнеть.

Стержень необычайно емкий - длина непрерывного письма для него составляет 4 километра.

Как правило, стержни имеют пасту синего цвета и шарик средней твердости, хотя возможны любые другие цвета пасты и различные по твердости шарики.

По-нашему мнению, лучше сделать шариковую ручку, потому что это один из наиболее удобных инструментов для письма, она обеспечивает чистое, аккуратное письмо на большинстве существующих поверхностей. Они наиболее экономичны, не требуют заправки чернилами и специального ухода. Стержни легко меняются и, что самое главное, они дешевле остальных.

2. Патентный обзор

1. Авторучка патент 2019420.

2. Авторучка патент 818918.

3. Шариковая ручка патент 859214.

4. Шариковая авторучка патент 1481090.

5. Пишущий инструмент с выдвигаемым и втягиваемым пишущим узлом и элементом для защиты пишущего узла патент 2272714.

6. Механизм для выдвигания пишущего узла в авторучке патент 1546277.

7. Приспособление для закрепления авторучки на одежде патент 1158383.

8. Паста для шариковых ручек патент 363732.

3.Обзор аналога шариковой авторучки - PARKER.

Продукция торговой марки Parker является одной из наиболее узнаваемой во всем мире. История этого бреда началась достаточно давно, почти полтора столетия тому назад. На сегодняшний день сложно найти современного человека, который бы не знал продукции торговой марки Паркер. Любой преуспевающий и амбициозный человек считает ручки Паркер неотъемлемым атрибутом успеха и процветания, атрибутом, который является олицетворением элегантности и стиля, а также предает своему владельцу определенный статус. История ручки Паркер началась с необходимости усовершенствования надежности ее конструкции. За все время существования принцип подачи чернил изменялся не однократно и постоянно совершенствовался с учетом всех недостатков предыдущих моделей. Все идеи Паркера были новаторскими и уже через год после создания компании «Parker Pen Company» в 1889 году изобретатель получил первый патент. Паркеру удалось создать такую систему подачи чернил в ручке, которая позволяла не вытекать чернилам и не высыхать.

Эта система подачи чернил получила название LUCKY CURVE и использовалась в наиболее популярных моделях ручек Паркер почти 30 лет. Компания постоянно следила за развитием техники. Так, с развитием гражданской авиации появилась необходимость в создании такой ручки Паркер, которая бы не протекала от перепада давления во время полета, что успешно удалось - была выпущена «авиационная» модель Parker 51. Появлением шариковой ручки - также заслуга Джорджа Паркера. В 1921 году компания достигла такого качества продукции, что могла позволить себе дать 25 - летнюю гарантию на ручки Parker, а уже в 1928 году некоторые модели ручки имели пожизненную гарантию.

3. Предложение бюджетного варианта

1. Ручки следует изготовлять в соответствии с требованиями настоящего стандарта, нормативно-технической и технической документации на ручки конкретных моделей, утвержденной в установленном порядке.

2. По устойчивости к воздействию климатических факторов окружающей среды ручки должны изготовляться в исполнении УХЛ, категории размещения 4.2 ГОСТ 15150.

3. Пишущий узел в рабочем положении не должен перемещаться при письме при приложении осевого усилия 9,8 Н. Шарик пишущего узла 0.7 ГОСТ 29282-92.

4. Наконечник пишущего узла в рабочем положении должен выступать из корпуса ручки на 1,5 мм, не менее.

5. Пишущий узел в нерабочем положении не должен выступать из корпуса ручки с выдвижным пишущим узлом.

6. При свободном падении ручки с высоты 1 м на деревянную поверхность толщиной не менее 0,03 м не должно быть разрушений деталей ручки, препятствующих ее использованию по назначению.

7. Прочность на изгиб в местах соединений ручки должна быть не менее 50 Н при статических нагрузках.

8. Приведение в действие поворотного механизма выдвижения пишущего узла ручки должно обеспечиваться крутящим моментом не более 0,16 Н·м (0,016 кгс·м), для остальных механизмов выдвижения - усилием не более 6,0 Н (0,6 кгс).

9. Механизм выдвижения должен обеспечивать бесперебойное выдвижение пишущего узла в рабочее положение и возврат его в нерабочее положение.

10. Внешний вид ручки должен соответствовать образцу-эталону, утвержденному в установленном порядке.

11. Наружные металлические детали ручек должны изготовляться из коррозионно-стойких металлов и (или) иметь защитно-декоративное покрытие по ГОСТ 9.301. Материал, вид и толщину покрытия устанавливают в нормативно-технической и технической документации на ручки конкретных моделей, утвержденной в установленном порядке.

12. Ручки в упаковке должны выдерживать воздействие транспортной тряски с частотой 80-120 ударов в минуту, ускорением 30 м·сГОСТ 28937-91 Ручки автоматические шариковые. Общие технические требования и методы испытаний, а также температуру от минус 15 °С до плюс 45 °С.

13. Пишущие узлы ручек типа РШС - по ГОСТ 29282. Ручки без сменных пишущих узлов должны иметь длину линии письма не менее 2500 м.

14. На наружной поверхности ручек должен быть нанесен товарный знак предприятия-изготовителя.

15. Гарантийный срок эксплуатации ручек - 9 месяцев со дня их продажи через розничную торговую сеть при соблюдении условий эксплуатации, транспортирования и хранения.

16. Номенклатуру показателей в нормативно-технической и технической документации на ручки конкретных моделей, утвержденной в установленном порядке, устанавливают по согласованию с потребителем.

В дополнение мы предлагаем сделать современный дизайн, а именно использовать яркие цвета, на клипе написать название фирмы, а на корпус одеть резинку для удобства при письме и обеспечить нескатываемость ручки с поверхности , сделав корпус ручки шестигранным на участке после резинки.

4. Эскизный проект

1.Чертеж общего вида:

2. Технические требования к чернилам

К чернилам предъявляют следующие основные требования:

1. хорошая смачивающая способность и адгезия по отношению к материалу пишущего узла используемого писчего инструмента и к материалу на котором пишут (при отсутствии адгезии и смачиваемости чернила не держатся на пишушем узле и последний не может оставить чернильный след, при попытке писать на несмачиваемом материале, например пластике, чернильный след собирается в отдельные капли, которые легко смазываются, а при высыхании осыпаются);

2. насыщенность и стойкость цвета в течение длительного времени при нормальных условиях хранения (к примеру, некоторые виды чернил, выпускавшихся на основе химических красителей в конце XIX -- начале XX веков быстро выцветали на свету);

3. умеренная растекаемость и впитываемость чернил по отношению к материалу на котором пишут (к примеру, чернилами для авторучек практически невозможно писать на фильтровальной бумаге из-за размытия штрихов, но чернилами для гелевых и шариковых ручек вполне возможно);

4. умеренная скорость высыхания чернил на воздухе на пишущем узле и в открытых чернильницах;

5. вязкость-текучесть чернил должны соответствовать конструктивно заложенной в пишущий узел писчего инструмента скорости подачи чернил (избыточная подача при повышенной текучести может приводить к появлению клякс даже при письме густой шариковой пастой и, напротив, недостаточная подача слишком густых чернил приводит к появлению пропусков при письме роллером или пером);

6. относительная дешевизна, доступность и безопасность компонентов и готовых чернил.

К чернилам могут применяться дополнительные требования:

1. повышенные водостойкость или стойкость к определённым растворителям;

2. повышенная адгезия к определённым материалам;

3. повышенные термо-, свето-, морозоустойчивость;

4. содержание каких-либо идентификационных и маркерных компонентов;

5. возможность смешивания различных цветов однотипных чернил для получения заданного оттенка

3. Технические требования на пишущие узлы

4.Технические требования на материалы для изготовления шариковой ручки.

АБС пластик - продукт привитой сополимеризации стирола с акрилонитрилом и бутадиеновым или бутадиен-стирольным каучуком.

АБС пластики имеют высокую влагостойкость и стойкость к действию растворителей, масел, кислот и щелочей.

Они обладают большей твердостью и прочностью при изгибе, чем полиэтилен и поливинилхлорид. АБС пластик непрозрачен, имеет низкие электроизоляционные характеристики при высоких частотах. АБС-пластики хорошо металлизируются.

Листы АБС могут иметь как гладкую, так и тисненую поверхность, разнообразные цвета и оттенки (в том числе матовый). Возможна УФ- стабилизация листа. Размеры и температурный режим эксплуатации листов из АБС пластика:

Физико-химические показатели АБС пластика приведены в таблице:

5. Технические требования на соединения корпусных деталей.

Соединения корпусных деталей ручки не должны разрушаться при приложении статического осевого усилия не более 50 Н и крутящего момента не более 1,0 Н*м.

6.Технические требования на Гамма-процентный ресурс.

Гамма-процентный ресурс держателя, определяемый числом отгибов, должен быть не менее 2000.

При совмещении держателя с механизмом выдвижения гамма-процентный ресурс держателя должен быть не менее значения гамма-процентного ресурса механизма выдвижения.

Гамма-процентный ресурс механизма выдвижения ручек с одним пишущим узлом должен быть не менее 23000 циклов.

Цикл работы механизма выдвижения - выдвижение пишущего узла в рабочее положение и возврат его в исходное.

7.Технические требования на транспортировку.

Транспортируют ручки в крытом транспорте любого вида, в том числе в герметизированных помещениях самолетов по условиям хранения 4(Ж2) по ГОСТ 15150, но при температуре от минус 15 °С до плюс 45 °С.

8.Технические требования на хранения ручек.

Хранение ручек - по условиям хранения 1(Л) ГОСТ 15150, но при температуре от 5 °С до 30 °С на расстоянии не менее 1 м от источника тепла.

Список использованной литературы

1. Патент «Механизм для пишущего инструмента и пишущий инструмент (RU 2345901)»

2. ГОСТ 28937-91 «Ручки автоматические шариковые. Общие технические требования и методы испытаний.»

3. ГОСТ 29282-92 «Узлы, пишущие к ручкам автоматическим шариковым. Технические условия.»

4. ТУ 2246-046-00203387-98 «АБС пластик».

5. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Книга 1. Издание 4-е, переработанное и дополненное в двух книгах. (Москва: Издательство «Машиностроение», 1973. - Серия «Библиотека конструктора»)

6. ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия.

Размещено на Allbest.ru