【史料回顾】英雄100型金笔改型设计工作回顾

muckfaersk

作者：葛逸华，为上海英雄金笔厂工程师
原文发表于《中国制笔》2002年1月刊 制笔史料专栏(P35-39)

“100”这个数字在中国文化里有着大大超越这个数字的深远意义，它赋予人们一个完美无瑕的新理念。

诞生于大跃进年代的100型金笔，从1958年试制到1960年10月总计生产了152万多支笔，满足了当时市场需求，取得了初步成绩。

以“100”命名的英雄金笔理所当然地不能满足于已有成绩，为求“英雄”名副其实，“100”更趋完美，英雄金笔厂于1961年初即提出了，“停产整顿、全面改型”的计划，目标定格在国际同类产品的先进水平上。

为集中科技力量，组织了技术攻关小组，1961年2月26我奉命调回技术科(后来成立设计试验室)负责整顿、设计、试验和赶超工作，历时整三年于1964年1月初战告捷，首批300支金笔以全新结构面貌雄登笔坛。新品除保留原有型号外并刻意设计了以100三字组成的“型标”新图案“ ”作为新、老产品的改型分界线。新100型金笔1964年春节面市，受到了新老用户热诚欢迎，从而使匿迹二年的老100号品牌声誉重新雀起。

当年有关领导明确指出：“英雄100改型工作必须从正本清源，全面改进结构着手，以达到和超过国际同类名牌产品水平为目标。”经验告诫我们决心在于行动，行动源于实践，任何工作必须先从调查研究着手，只有摸清情况方能正本清源。

改型设计工作迄今已逾四十年，当前市场营销业绩不衰，这不是偶然的巧合，而是英雄金笔厂对质量坚持不懈求精求高力臻完美的必然结果，这也是当年改型设计工作成果的延伸，它融汇着英雄厂科技人员和广大员工的劳动智慧，其中尤以已故技术副厂长卫锡麟同志为最，借此发表工作回顾以飨读者。

1960年6月1日北京召开了一次全国性的教育、文化、卫生、体育、新闻等方面先进工作者代表大会(以下简称文教群英大会)。会上对6066位代表颁发了奖状和奖品——100号英雄金笔。上海市出席文教群英大会共有160余人，对此我们进行了一次专题调访，做到了见物又见人，获得了翔实的调查材料。调查中发现使用2年左右的100号金笔质量上不尽如人意，有的问题还比较严重。如尖套口碎裂占调查总数35％，铱粒磨损严重的占35.9％，漏水(包括初期漏水、渗水)占25.8％，断水(包括间歇断水)占14.5％，吸水量不足占9.6％，镀铬零件剥落泛黄占29％，此外还有笔夹摆动、笔尖移位、护胆管脱落、吸水弹簧转动以及外观造型等方面的缺陷。

市场调研以后，设计构思工作闻风而动。在党委会领导下，设计工作先后曾进行了“发动群众献计献策”，聘请名家教授来厂出课题，做实验等等。多种形式工作均未达到如期效果，时间却过去了半年。之后厂党委又召集全厂技术人员，针对100号金笔存在的实际问题，提出了必须在设计中改进的几十条意见。结合文教群英大会代表的调查材料分类排列，拟订了一份菜单式设计项目新课题，这份菜单也将成为检查改型设计工作成果的标尺。

我从事技术工作多年，认为自来水笔质量的重心在于书写性能。为求综合解决100号金笔出水，漏水和尖套口碎裂等问题，经过反复酝酿与构思终于设计成“以尖套为载体、笔尖、笔舌、储水器、接头螺丝和密封垫睹等零件定位安装于尖套”的新结构。从而摒弃以接螺丝为机芯的《自来水笔系列标准》。新结构还将吸水器定位安装于尖套内，然后用接螺丝逆向螺纹紧固成为“吸水贮水”、“书写出水”、“储水抗漏”以及“密封定位装置”的完整部件。它含有三分之二以上的零件且各具功能，本文拟分四个方面予以叙述。

整体造型设计工作，量大面广，涉及到主体型态、笔夹造型设计、原材料选用等等，结合菜单式设计项目分类列入书写结构和整体造型两大设计内容。

一、书写结构设计

1.书写出水，出水系统遵循自来水笔结构原理，主要是重组各档出水槽缝，设计双层覆盖式进气、出水槽，储水器坯件热处理工艺，笔舌新材料应用实验以及笔尖铱头造型、弹性、缝隙等。

储水器出水与进气按常规均为一体化0.18mm的细直槽，新设计双层覆盖式的出水与进气槽，进气槽宽而浅在面层，出水槽较细在底层贯穿中心，出水与进气既分层又重合各行其道，各司其职，使进气出水两不误，达到书写出水运行正常，进气灵敏封闭迅速之目的。

出水系统的中孔空隙是供水小水库，要求墨水常备不懈，因此，在毛细力的安排方面中孑L空隙应较明显小于出水槽，这对于放长储水器的新产品尤为重要。为稳定水膜层的匀称度，对硕长形中孔还设置了三条凸筋以密配笔舌；其中一条对准排气槽，出水槽须在两条凸筋之间，使吸水时排气畅通，中孔水膜层匀称可防止因偏侧而导致排气管进入空气影响书写质量，对于出水系统中的尖舌空隙，尖背空隙以及铱头缝隙等，在层层吸引的毛细原理下都作了全面调整。使出水系统中毛细力得以同步提高。

储水器是书写部件的关键零件，称作为“笔的心脏”。各档槽缝细而严密，如出水槽稍有变化就会影响书写质量，因此在设计中贯穿了有关工艺探索，据悉国际上同类名牌产品的储水器采用棒料车制和铣槽，数十年工艺始终不变。我厂储水器历来都用注塑成型后铣槽，出水槽很不稳定。我在有关文献中了解到用热处理方法对注塑件消除其内应力，对此进行了多次探索和试验。先从实验中取得了注塑件的“临界变型度”数据，然后将试样分成两组，一组进行时效热处理，另一组未进行处理，用同等条件铣切出水槽，结果是前者槽缝保持原状，后者则均有明显的变形。以后又进行多次试验，取得了一定的成效方始制订工艺操作标准。上述试验是在1961年12月9日前后进行。改型后产品经过20多年的使用证明效果显著。储水器时效热处理因接近临界变形温度，因此，在操作上有一定风险，必须严加防范。

笔舌是出水传递的重要零件，它与笔尖、储水器互配构成中孔空隙，尖舌空隙等。暗尖型自来水笔笔舌细而较长，改型后笔舌直径又作了调整，比原产品更细，长度超长了50％，原用硬质橡胶材料制造，弹性较差，容易发生尖舌离纹影响出水。随着直径与长度的变更，质量问题将更趋突出，因此改变笔舌材料已是刻不容缓。聚甲基丙烯酸甲酯塑料已广泛应用于制笔零件，但用于笔舌尚无先例。试验的方法是将塑料挤出成为棒材，然后经过多次磨削成为精度为土0.005mm的笔舌用料，按照笔舌制造工艺铣切下水槽。试件经清洗湿润处理后，按行业标准规定测试其毛细力上升速度与高度，上升高度标准为40±2mm，测定结果，甲基丙烯酸塑料棒材为53.6mm，与胶木笔舌接近且都超过标准，这一试验为改变笔舌材料获得可靠的技术依据。新材料在应用上有一定难度，工序增多技术要求较高，但舌面造型和光洁度都有明显提高。

笔尖接触纸面能反映出书写性能的优异是众所共知的。改型设计对笔尖造型、壁厚、缝槽、弹性等经有关人员反复推敲拟定初步方案进行试制。方案确定含金量改为14K配制，采用当时试制成功的617铱粒。对于笔尖长度，直径在适应整件造型设计的前提下作了适当调整，笔尖的尾部增厚保持了出水性能，此外还设计了定位小脚和抱脚。笔尖的尾部壁厚到顶端呈斜坡型过渡，各分段按严密的规格互配后形成三角形毛细直线。笔尖从改型设计、试制、试销中及时获得反馈信息，为求进一步提高书写性能，笔尖专业技术人员从1967年1月开始又进行了多次改进与试验，其中以第五批试样为最佳。从30多位试用者反馈，笔尖弹性舒服，特别是左右两侧书写丝毫不会跳动，书写字迹均匀出水流畅，该成果付诸实施以后，书写性能将更趋完美。

2.储水抗漏：以储水器为主体的抗漏结构，当时经过反复试验，是采取“扩容”与“疏阻”相结合的设计构思。前者是扩大储水器蓄水能量，后者则安排好排气口通道，两者不可偏废。

储水器锥体设计是实现扩容抗阻的前提，在尖套结构造型确定之后对其空间利用将成为设计工作的焦点。原产品锥间空隙较大(约为0.1到0.2mm)实践证明很难达到储水效能，相反地却增加了气体排出量，并且还存在一定副作用。改型中设计了定位定向结构，可以有效地缩小锥间空隙并免去了顶端互配空隙，使有限空间得到充分利用，从而设计成“硕长型”的具有较大储水容量的储水器。综上所述，由于减少锥间空隙又放大了锥体，达到了事半功倍之效。

尖套小口是排气的出口，小口上圆下扁，扁的部位又是“内方外圆”，复杂的结构设计既含排气疏阻功能，又是整体造型的组合，同时也是防止尖套小口隐裂的工艺设计，可谓一举三得。

对排气通道安排是，储水器排气槽(阀直槽)大锥径处应浅于小锥径，尖套口应略大于排气槽，使排气通道成为一个“倒喇叭”形状，有利于气体的排出。

扩容与疏阻设计达到了预期效果，确保了抗漏水性标准实现。

3.吸水贮水：笔的使用始于吸水，吸水功能和吸水后的处理与防范对实用质量关系颇大。在改型中笔胆容积、接头螺丝、吸水器等均作全面改进，以期达到笔胆贮水容积与储水器储水比值合理，吸水效率提高。对于“初期漏水”和“受震动漏水”也具有可靠的防范，并且简化了吸水以后的处理。

调整容积比必须从设计新笔胆着手，老100号金笔采用#624笔胆，“头尖身胖”形如橄榄，吸水时笔胆压缩系数小。而接头螺丝内孔又偏长，以致容积增大，曾几度更换笔胆，从#622—623号管最后改用小号笔胆#624，容积比仍不合理，而且吸水次数频繁。由此，新设计了662型笔胆，直径6mm，长62mm，外型匀称，顶端呈现半圆形，内壁有细密凸筋起到引水作用。笔胆容积按吸水量标准略有余量。接头螺丝上连笔胆，下配储水器，表面螺纹配合尖套。新设计的接头螺丝内孔较小，体形特短，内壁有三条引水凸筋。改变了原产品偏长的贮水空间状态。由此提高了吸水效率，五次揿压吸水可达总容量87.36％

采用不锈钢制造护胆管由来已久而未果，本次改型设计已是水到渠成，它与吸水弹簧焊接牢固不致位移。同时吸水孔也改为半圆形，虽然制作上困难不少但能适应姆指揿压吸水，使笔胆压瘪系数增加，吸水效率提高。

4.定位与密封：书写部件定位与密封既能防止尖套口渗水又是保持性能稳定的重要举措。必须对笔尖、笔舌、储水器、尖套、垫圈、接头螺丝和吸水器等设计成一系列定位结构，前四件顺序装置在同一个定位键上，零件之间环环相扣，称作为“连环定位”。其中笔尖笔舌定位于一个方位，免除了左右偏侧上下窜动之弊端。用高分子材料制成的密封垫圈形如礼帽套装在接头螺丝前端，帽边密配尖套内相应的台肩上，由接头螺丝逆向螺纹旋合紧固，密封后能承受0.5大气压力，具有较好的防渗效能。设计中还计算出垫睹前端伸出接头约1mm余量，使紧固后恰如其分地顶住储水器锥肩平面。由于垫醋系软性塑料制成，储水器插柄与接螺丝又采取松动配合，因此储水器在装配后始终处于柔软宽松的尖套内腔，不受任何外力影响，能充分发挥着持久有效的功能。

护胆管定位结构曾几经修改，最后确定采取塑料定位口卷套装定位方案。定位酯具有1mm左右两只凸脚，嵌装于护胆管盆形边的定位15，尖套内壁有两条相适应的定位槽。定位插配后由连接螺丝逆向旋转紧压于护胆管盆形边上，然后由专钳紧固，达到定位、定向、垂直稳固的设计要求。逆向螺纹设计鲜为人知，但在笔类产品中应用早有先例，它为防止擅自拆装，保持结构严密性起到了一定作用。

书写结构改型设计取得了综合性的成效，书写性能有明显提高。据1967年2月检测表明，达到和超过国际先进水平占70％，其中“出水匀畅”、“书写流量”双双领先。(参见附表)

二、整体造型设计

上世纪60年代初期，全国自来水笔行业正处于旺盛时期，英雄、新华、金星、关勒铭四笔争雄，产品设计新款迭出。对英雄100号改型设计归纳起来主要有两种观点，“创新”与“继承”，创新者要求塑造出全新型态，而继承者则以基本保留原貌加以改进与提高。

针对上述情况，我们制成了12款形态各异的实物造型，于1961年12月中旬进行公开展示，邀请业内多方人士参加评议。一时间议论纷纷，莫衷一是，最后报请市轻工业局，12月29日，局领导亲自面审，当场一槌定音，并指出100号已有一定历史，影响很大啊，不能改得认也认不出来。要“继承传统力求创新”。要象京剧改革那样做到“移步不换形”。

其间我也曾聆听过有关工艺美术专家的意见，蔡振华教授说，自来水笔是一件细长形物体，造型设计必须遵循原则是“以型取身、以整推零、力求简洁、切忌繁琐、上下相称、色调柔和、富于装饰、力戒浮俗。”蔡教授的32字方针给我指明了方向，使设计者受益匪浅。

英雄100号造型设计工作主要有：整体笔型、笔尖造型、笔套和内弹簧、塑料笔杆、尖套和底帽等。

1.整体造型首先选取了比较适中的形体，笔套直径为12mm，总长度为139mm，反插总长147mm，比原100号金笔略显精干清瘦。整体弧形线相贯，顶尾饰以120。夹角伞形，新颖宝剑形笔夹，楞角锋挺，显示出刚柔相济的新型态。

2.宝剑形笔夹在原有基础上经过重新塑造，使夹面简洁明快，符合继承创新精神。为求笔夹弹性持久稳定，我还把弹性夹演绎成“夹帽形弹簧夹”，顶帽和夹帽边均在笔套顶车削而成，光边夹帽，磨砂顶帽光泽分明，与笔夹精密配合成为三合一夹帽形笔夹新形象，笔夹设计被誉为酷似原貌胜原貌的成功之作。

3.笔套和内弹簧首次采用吊攀式装配新结构，四等分的特长弹簧条，弹性柔软，插配舒适牢固。

4.从调查中获悉，塑料笔杆是深受用户欢迎的传统品种，但对其牢固度颇有顾虑，设计中我选用了0.5mm单头细螺纹，配用薄壁不锈钢接螺丝，由此挖掘了有限空间，使杆口壁厚从0.6mm增加到1.0mm，从而提高了塑料笔杆的强度。

5.塑料笔杆的尾部底帽，采用包覆式嵌件注塑，底帽采用1.2mm厚壁不锈钢经冲压，车削而成。车削工艺与笔套伞形顶相同，达到上下相称的美学要求。底帽具有一定重量，嵌件注塑成型后构成了以下三重功能；一是整体造型协调；二是增强尾部抗冲强度；三是平衡笔杆部件的重心，可防止跌落时损坏笔尖。

6.提高尖套口抗张性能防止碎裂是本设计的重心，首要是增加尖套口壁厚1.0mm与笔杆口同步。尖套是书写部件的载体，造型方面必须容纳各零件的承载和定位槽、键的设置。同时外观造型也须与笔杆孤形线相贯通。尖套小口设计已如前述。为提高尖套口抗张能力，增设了凹弧形尖套睹，用嵌件注塑成型，能有效地增强尖套口防碎能力，同时使尖套与笔杆平服衔接，握持书写倍感舒服。尖套瞠部位恰是笔杆整体的黄金分割线，而凹弧形尖套圈就成为分割线中一条耀目的光环。

改型设计工作经过构思、设计和反复试验改正，并投入七个批量试制终于百炼成钢。1963年9月由上海市轻工业局组织技术鉴定，结果认为，经过全面改型设计的英雄100型金笔结构合理工艺成熟，性能稳定，质量上比原产品有较大的提高，同意批量投产。时光隧道进入新世纪，英雄100型四十年来风彩依旧，自感不足的是原设计与当前市场需求之间尚有待磨合。

附表：《改型设计主要项目与成果》

项目                          成果
尖套口碎                  抗张仪测定达到极限，实用无碎裂
笔杆口碎                  抗张仪测定达标，实用无碎裂
笔杆尾裂                  包覆式底帽，根除后患
铱粒不耐磨               617铱粒，书写42万汉字未见磨损
字迹宽度单一           分粗、中、特细三档按需供应
书写滑度                  设计铱头新造型，改进缝隙稳定性，滑度达标评比创优
出水匀畅                  书写线迹色差100比90<注1>书写均匀流畅
单位流量                  单位(小时)流量平均130.7％<注2>差值少
间歇书写                  仪检达标，实用较满意，60分钟间歇达28％
抗漏水性                  仪检达标，安全系数较大，实用无漏水
尖套口渗水               垫圈密封，耐0.5大气压，无渗漏
书写部件装置           逆向螺纹专钳紧固，防止擅拆失衡
笔尖移位                  定位装配
笔舌侧动                  抱脚定位
笔夹弹性变形           设计三合一夹帽型弹簧夹，弹性持久不变
镀铬层泛黄               帽、尾、夹、圈、护胆管均用不锈钢制造
护胆管松动               定位装配
吸水簧移动               焊接固定
钢套易擦毛               复镀硬铬，硬度从HV275°提高到383°
外型肥而偏长            瘦身0.2mm，缩短3mm，体型中等偏瘦
设计时代型标            由‘1“0“0’三字构成新型标，作为不同时代分界



附注：
<注1>采用特制书写仪按240米/秒的线速度划线(为手写8倍)写完全部墨水，选取首尾色差明显的线迹实绩进行测色仪对照测试，最大值为100计，最小值为90，差值仅10，国际同类产品陪测值为100比57，差值大于英雄100型金笔。
<注2>采用常规书写仪，在恒温条件下测出每单位时间(1小时)的墨水流量值，以最大与最小值之比10支平均流量为130比100，国际同类产品陪测7支平均值为140比100，流量差值大于英雄100型。
测试时间：1967年1月。

[ 本帖最后由 muckfaersk 于 2009-9-26 10:53 编辑 ]

chenpeixin

感谢楼主提供资料 。我有一本“绿宝”金笔创始人汤蒂茵撰写的回忆录《金笔缘》，书中回忆了“绿宝”金笔公私合营加入“英雄”的过程；也讲述了当初“英雄赶派克”，研发“英雄100”的那段难忘的历史。

彰舜

好帖！

老板

好资料！

彰舜

muckfaersk兄，这个是要付钱买的吗?

muckfaersk

原帖由 彰舜 于 2009-9-26 11:26 发表
muckfaersk兄，这个是要付钱买的吗?

恩，手机花了3元在万方数据下载的
但非常值

kid813

现在的100呢？还有文中那种心气吗？我用过的100没有超过1个月（都折腾出去了），感觉笔尖素质还是很好的。
可惜那个爆杆的传说加上塑料的不耐磨有点吓人。

英雄100

好资料，让人看到老一辈制笔人的奋斗历程。英雄100用到今天还有这样那样的问题都不可怕，可怕的是人懒了，不上进了。

天涯倦客

好资料，谢谢大众超人分享

奥斯卡8

正在犹豫进不进100.

139b

这个一定要顶

写不好字的霸主

厉害。。。顶。。虽然没群看完 以后还会继续看完的。。

图展5182

“以型取身、以整推零、力求简洁、切忌繁琐、上下相称、色调柔和、富于装饰、力戒浮俗。”这是对现在英雄厂的出品最佳的讽刺...

Sn1109

原帖由 muckfaersk 于 2009-9-26 11:32 AM 发表

恩，手机花了3元在万方数据下载的
但非常值

下次需要万方的数据可联系我，我可以免费下。

kimjj

小众造成浮俗。

muckfaersk

原帖由 Sn1109 于 2009-9-26 16:13 发表

下次需要万方的数据可联系我，我可以免费下。

有时候付费下载倒还不是问题
就苦于这方面的资料不易找到
看来长假期间要去上海图书馆转转了

glaciers

原帖由 muckfaersk 于 2009-9-26 10:49 发表
作者：葛逸华，为上海英雄金笔厂工程师
原文发表于《中国制笔》2002年1月刊 制笔史料专栏(P35-39)

“100”这个数字在中国文化里有着大大超越这个数字的深远意义，它赋予人们一个完美无瑕的新理念。

诞生于大跃 ...

受教育了。原先只知道100好用，断断续续买了十多支。看来好用并不是吹出来的，还是要靠背后的辛苦。

多谢muckfaersk 兄介绍这篇好文。

moda38

拨乱反正啊！3块钱太超值了