节能型自动铅笔创意设计

高振 胡薇 刘静林 周子桐

北京信息科技大学

引言

随着经济技术的迅速发展，生态环境也随之遭到破坏，人们逐渐意识到保护环境的重要性，环保节约也成为一种流行趋势。而我们也注意到，现在市面上销售的自动铅笔使用时都会造成铅芯的过度浪费，一根铅的使用率很低，也就是说有很大一部分将被白白浪费。我们取一盒装有20根铅芯的样本，再经过长时间的使用后，整盒铅剩余部分总长度相当于之前5根完整的铅芯长度。由此可见，一盒铅芯的使用率在3/4左右，而造成这种浪费现象的根本原因在于自动铅笔的不合理设计，所以，考虑到低碳节能问题，我们设计了这款节能型自动铅笔。以达到提高铅芯使用率的目的。

1 普通自动铅笔的缺陷

市面上所看到的自动铅笔设计多为脉动式机芯结构，主要有笔杆、尖套（笔尖）、固定护芯管（活动阻尼）、卡头、锁紧箍、弹簧等组成。当储芯管受揿动压力作用时，克服弹簧的弹性力向下移动，并使卡头爪片张开，同时铅芯依靠自身的重力，离开在储芯管内的原来位置，在制动元件阻尼圈的控制下沿着护芯管壁移动一定长度。揿动压力释放后，弹簧恢复原位，铅芯被锁紧箍和卡头自动锁紧定位，完成一次脉动出芯过程。但同时，这种设计也有一个缺点，它的锁紧箍距离笔尖还有很长一段，所以就会导致一整根铅芯刚使用了一大半，就会因为留在卡头部分的长度不够，导致铅芯脱离卡头，无法固定铅芯，从而无法继续使用，直接导致铅芯的浪费。

2 节能型自动铅笔的设计思路

在反复讨论和设想下，我们认为可以在笔的原有基础上留下储芯管和护芯管，并另设一个有弹性的“枣核”状零件，“枣核”一端偏长，另一端相对较短。“枣核”的内置一层柔软的橡胶可以起到保护铅芯、降低冲击力、防止折断的作用，并且中间部分在未受力的情况下内部为直径0.5mm的空心圆，除去整个零件外围的橡胶层，中间圆及“枣核”延伸至两端都为镂空的。我们将零件置于笔尖上5mm处的内壁上，“枣核”状零件长的一端通过笔壳上的小圆洞突出来，用以对其施压，使整个零件发生弹性形变；而零件短的一端其尖端处用塑料包裹起来固定在笔壳内部，用以防止外界对长的一端施压形变时，造成短端位置发生偏移，致使铅芯折断。人为对裸露在笔壳外部的一端进行挤压，这时中间部分的圆就会产生形变由圆形变为似椭圆形状，由于零件中间整个为镂空，所以在此过程中，铅芯就会失去来自零件的受力，又因重力作用使其下落，当外力消失时，整个零件恢复原有形状，这时铅芯也将会被再次固定，这样我们就可以通过零件裸露在外的一端（功能似按钮）来控制整个零件的形状改变，以此来调整书写时铅的使用长度。

这样的设计，不仅能够改善铅芯的浪费情况，也能纠正我们的握笔姿势，正是因为这个“小按钮”，我们握笔时就会将握笔点上移，这样就会增长力臂，根据杠杠原理，书写时就会省去更多力气。

我们的产品特点在于提高铅芯的使用率，减少资源浪费现象，并且整支笔的造价低廉、性能优越。在设计中，我们尝试利用物理学中的弹性形变原理，设计了“枣核”型零件，实现了自动铅笔芯微剩余量的最初目标。

图1 铅笔构造图

图2 “枣核”零件切面图

图3 消费者-价格关系

3 目前所遇的困难

制作“枣核”状零件对材料的要求十分严格，在经过多次试验后，我们始终无法找到适合的材料，所用材质无法满足对弹性的需求。在工艺方面，也无法做出制造精良的零件，大多十分粗糙，无法正常安装在笔管内。

4 市场前景调查分析

针对节能型自动铅笔的市场前景，我们对天津市民展开了随机调查，涉及市民对自动铅笔使用频率、数量、等问题以及他们对节能型自动铅笔的预期价格、购买欲望及对此款产品的意见和建议。通过调查数据显示，我们对节能型自动铅笔可行性和未来市场需求进行了如下分析。

数据显示，66%的市民对节能型自动铅笔价格的接受范围在3-4元。68%的市民表示，在节能型自动铅笔的价格略高于普通铅笔的情况下，仍愿意购买节能型自动铅笔。这些数据充分说明此款节能型自动铅笔具有很好的市场前景。

节能型自动铅笔凭借提高铅芯的使用率，减少资源浪费现象，性能优越的特点，获得了市民们的大力支持，具有良好的市场前景。同时，市民普遍对价格问题十分在意，如果将这款自动铅笔投入大规模生产，则应注意其价格的设定。在此基础上，若能优化产品、降低成本，必将拥有良好的市场反响。我们希望制成并完善这款节能型自动铅笔，最终在全国范围内得到大力的推广,宣传节约、环保的理念。