阅读说明：本技术 一种针管型笔头制造装备 (Needle tube type pen point manufacturing equipment ) 是由 林大喜 郭亨长 胡东红 林桢 姚鸿俊 于 2020-03-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种针管型笔头制造装备,用于对针管笔头进行缩径加工,包括圆台形腔体(4)、上限位盘(2)、下限位盘(3)和球珠(1),所述上限位盘和所述下限位盘沿所述圆台形腔体的中心轴线(I)分别从所述圆台形腔体的两端安装到所述圆台形腔体上,使得沿所述中心轴线形成供针管笔头插入的插入通道(23),所述球珠设置成在所述上限位盘、所述下限位盘和所述圆台形腔体所形成的球珠运动空间中运动,用于围绕所述中心轴线以滚动方式挤压针管笔头以使其均匀缩径,所述圆台形腔体设置成能旋转带动所述球珠滚动,所述圆台形腔体与所述球珠接触的部位的内径限定所述球珠的滚动轨迹的半径,从而决定针管笔头缩径后的外径。(The invention discloses a needle tube type pen point manufacturing device which is used for reducing the diameter of a needle tube type pen point and comprises a truncated cone-shaped cavity (4), an upper limiting disc (2), a lower limiting disc (3) and a ball (1), wherein the upper limiting disc and the lower limiting disc are respectively arranged on the truncated cone-shaped cavity from two ends of the truncated cone-shaped cavity along the central axis (I) of the truncated cone-shaped cavity, so that an insertion channel (23) for inserting the needle tube pen point is formed along the central axis, the ball is arranged to move in a ball movement space formed by the upper limiting disc, the lower limiting disc and the truncated cone-shaped cavity and is used for extruding the pen point in a rolling manner around the central axis to uniformly reduce the diameter of the pen point, the truncated cone-shaped cavity is arranged to be capable of rotating to drive the ball to roll, and the inner diameter of the part of the truncated cone-shaped cavity, which is contacted with the ball, limits the radius of the rolling track of the ball, thereby determining the outer diameter of the needle tube nib after reducing.)

一种针管型笔头制造装备

技术领域

本发明涉及一种笔头制造装备，特别是一种针管笔头制造装备。

背景技术

针管式笔头在制造过程中有一道重要的程序为缩径。针管笔头的传统缩径方式是模具挤压，即是先设置一个模具，然后在模具一端将管料通过挤压达到缩径的目的，但是，这种模具挤压的方式容易造成管料表面不光整，易出现毛边。而且，不同缩径尺寸需要不同的成型模具，使用不便且增加了成本。

此外，市面上很多笔头制造装备在生产过程中易产生金属碎屑残留，影响后续加工质量。

因此，为了提高生产质量、减少生产成本，需要开发一种全新的针管型笔头制造装备。

发明内容

针对上述技术问题，本发明目的在于提供一种针管型笔头制造装备，其可提高针管笔头缩径表面的光整度，减少毛边产生。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种针管型笔头制造装备，用于对针管笔头进行缩径加工，包括圆台形腔体、上限位盘、下限位盘和球珠，所述上限位盘和所述下限位盘沿所述圆台形腔体的中心轴线分别从所述圆台形腔体的两端安装到所述圆台形腔体上，使得沿所述中心轴线形成供针管笔头插入的插入通道，所述球珠设置成在所述上限位盘、所述下限位盘和所述圆台形腔体所形成的球珠运动空间中运动，用于围绕所述中心轴线以滚动方式挤压针管笔头以使其均匀缩径，所述圆台形腔体设置成能旋转带动所述球珠滚动，所述圆台形腔体与所述球珠接触的部位的内径限定所述球珠的滚动轨迹的半径，从而决定针管笔头缩径后的外径。

进一步地，所述圆台形腔体围绕所述中心轴线具有圆锥形的内腔侧面和圆柱形的外周侧面，所述内腔侧面用于与所述球珠相接触而限定所述球珠的滚动轨迹的半径。

进一步地，所述上限位盘顶部中心设有向下凸起的上限位盘环形圆台，所述上限位盘环形圆台形成有中心通孔，所述下限位盘顶部中心设有向上凸起的下限位盘环形圆台，所述下限位盘环形圆台形成有中心通孔，所述上限位盘环形圆台和所述下限位盘环形圆台的中心通孔共同形成所述插入通道，且所述上限位盘环形圆台的下端面和所述下限位盘环形圆台的上端面与所述圆台形腔体的所述内腔侧面一起限定所述球珠运动空间。

进一步地，所述上限位盘内部形成半开放的空心圆环形上限位盘圆柱腔体，用于接纳所述圆台形腔体的上端，所述下限位盘内部形成半开放的空心圆环形下限位盘圆柱腔体，用于接纳所述圆台形腔体的下端。

进一步地，所述上限位盘环形圆台的所述下端面和所述下限位盘环形圆台的所述上端面之间的距离略大于所述球珠的直径。

进一步地，所述圆台形腔体与所述上限位盘通过一锁紧栓可松开地锁紧，所述圆台形腔体与所述下限位盘外圈通过另一锁紧栓可松开地锁紧，使得所述上限位盘和所述下限位盘与所述圆台形腔体之间的相对位置能通过所述锁紧栓调节，从而调节所述球珠的滚动轨迹的半径。

进一步地，所述上限位盘的顶部为镂空的筛网状，所述下限位盘的底部为镂空的筛网状，用于供生产过程中产生的金属屑随冷却液射流排出。

进一步地，所述制造装备包括多个所述球珠。

进一步地，工作状态时，针管笔头的轴线与所述圆台形腔体的所述中心轴线重合。

一种针管笔头，所述笔头由任一所述的制造装备制造获得。

本发明提供了一种针管型笔头制造装备，该装置通过球珠绕笔头高速旋转挤压，使笔头管料直径缩小，缩径后的管料表面光整、不易产生毛边、且尺寸精确。而且，可以通过调整上限位盘和下限位盘相对于圆台形内腔体的位置，实现缩径尺寸的调整。另外，镂空的上限位盘和下限位盘可以让缩径过程中产生的金属屑随冷却液射流排出，避免了传统缩径工艺产生金属屑对制造装备的损害和缩径质量的恶化。

附图说明

本发明的以上技术内容以及下面的

具体实施方式

在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的技术方案的示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的元素。

图1为本发明一实施例中圆台形腔体的几何结构、球珠半径、球珠约束圆相互关系示意图；

图2为本发明一实施例中正常应用情况下约束圆半径、球珠半径和缩径管半径相互关系示意图；

图3为本发明一实施例中在约束圆半径R0时，最小允许球珠半径R1min和最大缩径管半径R2max相互关系示意图；

图4为本发明一实施例中在约束圆半径R0时，最大允许球珠半径R1max和最小缩径管半径R2min相互关系示意图；

图5为本发明一实施例的针管型笔头制造装备的竖直剖面结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1 球珠

2 上限位盘

21 上限位盘圆柱腔体

22 上限位盘环形圆台

23 插入通道

3 下限位盘

31 下限位盘圆柱腔体

32 下限位盘环形圆台

4 圆台形腔体

5 锁紧栓

I 中心轴线

具体实施方式

以下在具体实施方式中叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。

图5示出了本发明一实施例的针管型笔头制造装备，该装置包括圆台形腔体4、下限位盘3、上限位盘2、锁紧栓5和球珠1。可以理解，本文中所采用的“上”、“下”、“内”、“外”是参照图5所示的取向来描述的。

上限位盘2和下限位盘3沿圆台形腔体4的中心轴线I分别从圆台形腔体4的两端安装到圆台形腔体4上，使得沿着中心轴线I形成供针管笔头插入的插入通道23。球珠1设置成在上限位盘2、下限位盘3和圆台形腔体4所形成的球珠运动空间中运动，用于围绕中心轴线I以滚动方式挤压针管笔头以使其均匀缩径。圆台形腔体4设置成能旋转带动球珠1滚动，圆台形腔体4与球珠1接触的部位的内径限定球珠1的滚动轨迹的半径，从而决定针管笔头缩径后的外径。

圆台形腔体4呈中央贯通状，围绕中心轴线I对称，并围绕该中心轴线具有圆锥形的内腔侧面和圆柱形的外周侧面。该圆锥形的内腔侧面基本形成了圆台形腔体4的圆台形的内腔。内腔侧1与球珠1接触，从而限定球珠1的滚动轨迹的半径。圆锥形的内腔侧面可以允许通过改变内腔侧面与球珠1的接触部位来调节球珠滚动轨迹的半径，从而调节针管笔头缩径后的外径。当然，可以理解，该内腔侧面根据需要可具有其他形状，例如弧状锥形，或者在不需要调节球珠滚动轨迹半径的情况下可呈直的圆柱形。

圆台形腔体4下部装有下限位盘3。下限位盘3为上部开放的中空圆柱体，其具有下限位盘圆柱腔体31，该圆柱腔体31的内径略大于圆台形腔体4的外周侧面42的直径，从而可以套在圆台形腔体4上。锁紧栓5可以将下限位盘3的外周壁与圆台形腔体4的外周壁之间可松开地锁紧，以实现下限位盘3相对于圆台形腔体4的可调定位。下限位盘3的底部为镂空的筛网状，底部中心有一个向上凸起的下限位盘环形圆台32，该下限位盘环形圆台32具有中心通孔，用于形成插入通道23。下限位盘环形圆台32的外径小于圆台形腔体4的下端处的内径，以便圆台形腔体4的下端接纳于下限位盘3的圆柱腔体31内。

圆台形腔体4上部装有上限位盘2。上限位盘2为上部开放的中空圆柱体，其具有上限位盘圆柱腔体21，该圆柱腔体21的内径略大于圆台形腔体4的外周侧面的直径，从而可以套在圆台形腔体4上。锁紧栓5可以将上限位盘2的外周壁与圆台形腔体4的外周壁之间可松开地锁紧，以实现上限位盘2相对于圆台形腔体4的可调定位。上限位盘2的顶部为镂空的筛网状，顶部中心有一个向下凸起的上限位盘环形圆台22，该上限位盘环形圆台22具有中心通孔，用于形成插入通道23。上限位盘环形圆台22的外径小于圆台形腔体4的上端处的内径，以便圆台形腔体4的上端接纳于上限位盘2的圆柱腔体21内。

上限位盘环形圆台22和下限位盘环形圆台32在上下方向上彼此相对，使得上限位盘环形圆台22的下端面和下限位盘环形圆台32的上端面与圆台形腔体4的内腔侧面一起限定球珠运动空间。可以理解，上限位盘环形圆台22的下端面和下限位盘环形圆台32的上端面之间的距离可优选为略大于球珠1的直径，以便球珠的自由滚动。

在本实施例中，设有三颗球珠1，这三颗球珠1均设置在上限位盘环形圆台22和下限位盘环形圆台32之间。当然，根据需要也可以选用其他数量的球珠。

在采用本发明的上述针管型笔头制造装备对针管笔头进行加工时，针管笔头的轴线与圆台形腔体4的中心轴线I重合，圆台形腔体4高速旋转，将针管笔头沿中心轴线I伸入插入通道23，在三颗球珠1的滚动挤压作用下，实现针管笔头外径的缩径。

如图1所示，球珠1在上限位盘环形圆台22、下限位盘环形圆台32和笔头针管缩径半径R₂的共同作用下，三颗球珠1紧贴圆台形腔体4内壁，取圆台形腔体4的中心轴线和一颗球珠1球心构成平面截图，取圆台形腔体4的中心轴线为Y轴，圆台形腔体4的底部直径所在直线为X轴，圆台形腔体4的圆台形内腔的底部半径为L₀，XOY平面内圆台形腔体4的内腔母线与X轴的夹角为β，球珠1半径为R1，球珠1圆心坐标为(x,y)，有如下关系：

x＝R₂+R₁ (1.1)

过球珠1圆心作平行于X轴的直线，与球珠1圆周左侧交点坐标记为(R₀,y)，球珠1与圆台形腔体4内壁切点坐标记为(Lx,Ly)，有如下关系：

L_x＝R₂+R₁(1+sinβ) (2.2)

L_y＝y+R₁cosβ (2.3)

其中，R₀为与三颗半径为R₁的球珠圆相切的约束圆半径，如图2所示。

图2中，三颗半径为R₁的球珠圆在半径为R₀的约束圆约束下，对针管笔头进行挤压，得到针管笔头缩径至半径R₂的圆。有如下关系：

R₀＝R₂+2R₁ (3)

由(2),(3)式可得

即，对图1、图2所示圆台形腔体4内壁，当球珠1半径为R₁，上限位盘2和下限位盘3将球珠1限位在球珠圆心坐标为y的位置时，可以加工出缩径尺寸为R₂的缩径针管笔头。

由图2和(3)式可知，对给定的球珠半径R₁和缩径圆半径R₂，只要得到约束圆半径R₀，就可以实现缩径至圆半径R₂的挤压加工，又根据(2.1)式可知，只要调节球珠在圆台形腔体内的Y方向位置，就可以得到所需的约束圆半径R₀。

要加工出半径为R₂的缩径圆，如果球珠1直径R₁太小，有可能3个球珠1都位于缩径圆一侧。如图3所示，球珠1半径为R_1min，左右两球珠1同时与中间球珠1相切，三个球珠1均与约束圆环相切，圆心连线通过约束圆环圆心，该球珠半径即为球珠最小半径R_1min，相应的约束圆半径为最小约束圆半径R_0min，如果球珠半径更小，则3颗球珠有可能全部位于缩径圆的下部，从而无法对缩径圆进行挤压加工。因此，在实际应用中，对于给定的缩径圆半径R₂，球珠半径R₁应该大于R_1min，相应地约束圆半径R₀应该大于R_0min。

R_0min、R_1min和R₂满足如下条件：

R_0min＝2R_1min+R₂ (5)

由(5)、(6)式可得：

同理，对于给定的缩径圆半径R₂，如果球珠半径太大，如图4所示，3颗球珠1相切时，缩径圆与3个球珠圆相切，此时球珠半径即为R_1max，相应的约束圆半径即为R_0max。如果球珠半径大于R_1max，则无法加工半径为R₂的缩径圆。R_0max、R_1max和R₂满足如下关系：

R_0max＝2R_1max+R₂ (9)

由(9)、(10)式可得：

对于给定的最小缩径半径R_2min和最大缩径半径R_2max，可以根据(7)式和(11)式，计算出对应的最小球珠直径R_1min和最大球珠直径R_1max，在此范围选取确定合适的球珠半径R₁。

指定β角度(大约80度左右)，根据(2.2)式计算出加工最大缩径半径R_2min所对应的L_x，记为L₀；计算出加工最小缩径半径R_2min所对应的L_x，记为L₁；其中L₀即为圆台形腔体4的内腔底部圆半径，L₁即为圆台形腔体4的内腔顶部圆半径。圆台形腔体4的体内腔高度H为：

H＝(L₀-L₁)tanβ (13)

在确定了圆台形腔体4的形状后，针对R_2min至R_2max半径范围的缩径加工需求R₂，根据(1.2)式，可以计算出球珠1圆心在腔体内的高度位置坐标y，据此调整上下限位盘位置，让球珠1圆心位置位于圆台形腔体4内的高度位置y，即可加工出缩径半径为R₂的针管笔头。

在一实例中：

根据对针管笔头缩径加工的缩径圆半径R2＝0.2～0.36mm，根据(7)式和(11)式计算出所对应的最小球珠直径R_1min和最大球珠直径R_1max，如表1所示：

表1缩径圆半径R₂所对应的最小球珠半径R_1min和最大球珠半径R_1max

从表1可以看出，为了加工出半径为0.3毫米的缩径圆，球珠半径范围应为0.724～1.939毫米；为了加工出半径为0.7毫米的缩径圆，球珠半径范围应为1.69～4.525毫米。

滚珠半径太小，容易磨损，所以，根据球珠半径范围选取最大半径球珠，对表1而言，选取球珠半径R1＝1.939mm，可以加工出半径为0.3～0.7mm的缩径圆。

选取β角度为85度，计算出加工半径为0.3～0.4mm的缩径圆时，Lx的值为4.171～4.571mm，即，圆台形腔体的内径范围应为4.171～4.571mm，由(13)式可以计算出相应的圆台形腔体高度为4.572mm。

在实际应用中，往往需要根据试加工结果，在高度位置y附近作进一步调整。

这里基于的术语和表述方式只是用于描述，本发明并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的，权利要求应视为覆盖所有这些等效物。

同样，需要指出的是，虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可做出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书的范围内。