一、  研发背景

    木杆铅笔书写流畅、柔滑，是最常用的书写工具，更是小学生学习所必备。木杆铅笔发明于木材资源丰富的年代。当今木材资源不足，耗用大量木材制造铅笔，已经备受社会关注。因为木材资源紧张，木材价格上涨，木杆铅笔制作成本越来越高，铅笔价格也越来越贵，制造木杆铅笔的企业面临的困难也在增加。

    木杆铅笔还存在削笔之烦，脏手之弊和使用中容易断芯的缺点。

    寻找木杆铅笔的替代产品早在18世纪初就已经开始，制笔业的前辈们为此付出了艰辛的劳动。1822年就有活动铅笔的发明。1950年我国生产出第一支活动铅笔。活动铅笔具有不用木材和不用削的优点，但由于铅笔芯较细，书写中易于折断，尽管近年来树脂铅笔芯的普及，但并未完全克服活动铅笔易于断芯的缺陷，仍不适合小学生使用。

    上个世纪90年代初子弹头铅笔在国内市场出现，这种铅笔芯的使用分为两个阶段。

    第一阶段将子弹头铅笔芯直接装入笔的储芯管，在储芯管外套带舌弹簧，使用时笔头向下推动储芯管，依靠铅笔芯自重和弹簧舌拔动将铅笔芯拔出，夹持于储芯管夹头中直接使用。该笔的优点显而易见，不用木材、不用削笔还更省钱，所以很受欢迎。但当时这种产品存在如下缺点：①由于换芯需要储芯管滑动，所以有约201m的储芯管暴露在外，使产品很不美观，款式单—，式样呆板②由于弹簧的推顶力较小，书写过程中笔芯易于回缩③因弹簧易于脱位，导致不出芯，使此种铅笔失去换芯功能④为了推顶铅笔芯需要弹力较大的弹簧，弹力过大的弹簧舌易于破坏储芯管壁，缩短笔的使用寿命；⑤铅笔芯更换时易于染黑手指。尽管有很多厂家试图改变此缺点，但并没从根本上解决这些问题，所以该产品仅风靡一时，很快就在市场上消失。

    第二阶段：在每个铅笔芯后包一个塑料件，然后把这种带塑料头的铅笔芯依次装入笔杆，换芯时将最前面一个笔芯从笔杆前端拉出，再从笔杆尾部推入，显然此种方法使用成本较高，拉出和推入才能更换铅笔芯也比较麻烦，但能够省去削笔之烦，目前在市场占有一定份额，生产厂家以百能为主。

    由于没有获得木杆铅笔理想的替代产品，所以人们着手于铅笔代木技术的研究。由于种种原因，人们还没有找到理想的代木产品。铅笔家族仍然是以木杆铅笔为主。

二、  研发目标的确立与研发成果

    在人类赖以生存的环境备受关注的今天，人们都希望减少森林的砍伐和木材的消耗，都希望有一种真正意义上的不用木材的铅笔问世，更好地保护自然环境。

    再则小学生是铅笔的主要使用者，为孩子削铅笔已经成为有小学生家庭的一种必要的家务劳动，削铅笔也脏手还影响环境卫生。走访调查表明：所有的小学生家长都希望有—种不用削断芯，不脏手的铅笔。

    因此我们认为研发出一种真正不用木材、不用削、不脏手、不断芯、使用成本低的铅笔，才是铅笔发展的方向，如能成功，其功在千秋。所以我们确定这一研究课题进行研发，并为之付出艰辛的努力。

    为了实现这—目标，在吸收国际国内市场已有铅笔产品优点基础上，再根据我们多年生产积累的经验，历经近四年的研究和试制，在技术上取得了实质性突破。在研制过程中，我们以子弹头铅笔芯的换芯铅笔工艺结构创新为研究对象，研究工作着力于三个方面，然后优优组合，使目标得到实现：

    1、铅笔芯着膜处理。

    经过多种材料选择并经多次反复试验，终于选定纯天然无任何毒副作用的物质作为成膜材料，同时确定着膜工艺过程，对子弹头铅笔芯表面着膜处理，确保在向笔内装配铅笔
芯时不脏手。

    2、通过合理的结构设计，确保使用功能的可靠。

    在笔杆内腔和储芯管外管壁上分别设定位结构，使笔杆与笔芯不能相对转动；在储芯管长槽后端台阶两侧设丘状凸起，有效增加台阶的厚度及台阶上面槽的深度，防止弹簧舌
脱位，通过以上两个技术特征，确保每完成一个推动行程，即可靠更换一枚铅笔芯，笔的使用寿命可达重复换芯5000次以上。在储芯管与笔杆之间或笔杆与笔套之间设防滑脱限位，使笔杆与储芯管不脱离，防止小学生把笔拆散而无法使用。在储芯管短槽后端设较大的孔，以便弹簧舌尖进入该孔，阻止铅笔芯在书写过程中回缩。

    3、通过隐藏换芯形成暴露在外的储芯管，完成富于美感的外形设计。

    在确保功能完美的前提下，通过合理的结构设计，使笔的储芯管呈双层结构或储芯管和笔帽都能在笔套内滑动的结构，科学隐藏用于换芯行程需要外露的储芯管，使产品的外形更美观。依照这一设计思路，这种产品的款式可以与现有多种圆珠笔、活动铅笔的豪华款式相媲美。

    通过以上三个方面的组合，使得产品性能可靠，外观美观，具有了木杆铅笔和活动铅笔的所有优点，而较好的解决和克服了现有各种铅笔存在的缺点。真正做到铅笔不用木材，不用削，不脏手，不断芯。

三、  使用成本分析

    木杆铅笔的市场均价约0．36元／支，按每支铅笔可削12次计算，铅笔的使用成本为0．03元／次，而着膜换芯铅笔芯零售价仅为0．006元／枚，加上笔壳的使用成本每次0．0004元，即使用每枚铅笔芯的成本为0．0064元，与木杆铅笔比较使用成本为木杆铅笔的21．3％，节约78．7％。

四、  环评分析

    着膜换芯铅笔从生产到使用的过程不产生任何环境污染物，对环境无负面影响。

    着膜换芯铅笔的推广将节约大量的木材，对保护森林资源和环境具有积极的意义，另外不制造木杆铅笔就同时省去了油漆和粘合剂，对于环境保护也具有一定的效果。

五、  彩色铅笔的代木产品研究

    由于铅笔家族中尚有彩色铅笔的铅笔芯不适宜采用本技术制造，也不适宜活动铅笔的夹头夹持，本公司己同时开发另一种旋转出芯的，性能可靠，使用方便的换芯彩芯铅笔。

六、  市场预测

    该产品使用功能和使用成本都优于其他铅笔，制造和使用过程环保，产品完全达到设计要求，模具亦已定型，制笔材料已选定，只要确保生产过程中把好产品质量关，并且推广得法，该产品作为木杆铅笔和活动铅笔的替代产品仅是时间问题。

七、  我公司生产能力分析

    1、我公司现有标准生产厂房12000平米，卧式注塑机6台，立式注塑机7台，电脑弹簧机2台，多台制造模具的通用设备，具有独—扛设计笔类产品和制’造模具的技术力量和生产能力，目前着膜换芯铅笔技术已基本成熟，产品经鉴定后，通过自制和部分外涉，适量增加模具，两个月内可具备5000万支／年的着膜换芯铅笔和换芯彩色铅笔的生产能力。

    2、自行设计制造的成本不足三千元的磨铅芯机械，比台湾的近10万元的机器产量高50％，扩大替换铅芯生产规模是十分容易的。

    3、我公司成立以来经营状况较好，具备不断扩大再生的能力。多年来，一直准备寻找——个有社会意义的产品投入，我们研制的着膜换芯铅笔受到中国制笔协会的领导和各位制笔专家的高度重视，受到县市党委和政府的大力支持，我们更具信心，我们将把积累资金投入于设备添置，模具制作及营销工作，把生产规模扩大到2亿支／年。

    4、必要时我公司通过贷款等方式，筹集资金扩大生产规模，在短期内可将生产规模扩大到5亿支／年。

    5、目前我国政府十分重视知识产权的保护，着膜换芯铅芯技术都是申请专利的技术，我公司根据市场需求扩大生产规模风险较小。

八、  212艺流程、主要零部件及产品的主要技术参数

    (一)、工艺流程方案：

    长柱铅笔芯一子弹头铅笔芯一检验一着膜子弹头铅笔芯一检验一入库塑料一塑料工件一检验一交装配或入库后交装配钢丝一弹簧一检验一热处理后的弹簧一检验一入库各零配件一装配一检验一产成品一包装一检验一封箱

    (二)、主要零部件的技术参数及结构特征

    1、子弹头铅笔芯

    a、外形：圆柱和圆锥的组合体。

    b、着膜：着膜材料天然物质，无任何毒副作用。

    c、成膜厚度：0．01—0．03mm

    d、着膜牢固度要求：不影响铅笔原有的书写浓度，双手戴白手套，铅笔芯置于一只手的手心，另一只手捏取铅笔芯20次放入另一容器里，每次捏取1枚，双手手套不被染黑。

    2、储芯管

    a、内孔平滑、无凹陷。

    b、小槽后端带孔，孔径与储芯管该处的孔径相等。

    c、大槽后端带丘状凸起。

    d、夹头有较强的弹性恢复力，确保换芯时每枚铅笔芯均由弹簧舌推下，并能自然脱落。

    3、弹簧

    a、弹簧选用0．5TTA钢丝经热处理

    b、弹簧舌居中，与弹簧中心线呈45‘角

    c、弹簧舌端头磨圆

    (三)、产品的主要技术参数

    1、着膜换芯铅笔替换芯符合QB／T2774—2006铅笔的规定。

    2、着膜换芯铅笔的质量应符合表1规定

替换芯表面着膜防污性能应达到接触物不沾黑

九、  质量控制

    质量是企业赖以生存的基础，是产品进入市场，拓展市场的前提与保证。公司自创建之始对产品质量严格把关，  自行研发和生产考试涂卡专用2B铅笔，连续十五年供应全国大部分省市用于高考涂卡专用，从未出过质量问题。对于新研发的着膜换芯铅笔，同样从结构设计、模具设计制造到产品装配都严把质量关，防止一切质量事故的发生。首先严格按照《产品设计、开发管理程序》对产品的设计、开发工作进行控制，防止一切设计上的质量事故发生。第二、严格执行国家及企业标准，并以自检、互检、送检相结合，使产品质量控制落实到每个零件上。第三、企业内部质量管理执行产品可追溯性标识，无论产品何时何地出现质量问题都追查到相应的责任人，提高职工维护产品质量的自觉性。第四、企业通过成立产品质量管理为目的的QC小组，  自产品设计到产品交付全过程，建立各种品种各工序的质量管理点，对产品质量进行全方位的控制。第五、在职工中不断深化以人为本的理念，以对消费者负责为宗旨，积极开展质量知识培训，提高公司全体员工的质量意识。来源：中国制笔

2010年10月15日