上海这家高科技企业每年可以打造几十亿个高质量圆珠笔笔头

来源：科坛春秋

原标题：三年前总理的疑问得到了解答，上海这家高科技企业每年可以打造几十亿个高质量圆珠笔笔头

位于奉贤区青村镇的上海晨光文具股份有限公司的制造车间里，每天机器轰鸣，这里每年要生产数十亿支圆珠笔供应全国和世界各地。经过六年努力，这里建成国内最大的圆珠笔笔头车间，每年可以生产出数十亿个高质量的笔头，从此中国自主生产圆珠笔笔头达到国际先进水平。

一道难题催生的奋起直追

2016年年初，一则“中国居然造不出圆珠笔头”的新闻引人关注。文章指出，虽然中国有3000多家制笔企业，20多万从业人口，年产圆珠笔已经达到400多亿支，但是核心部件笔头却只能依赖进口。当时克强总理在主持某场座谈会时，向在座的企业家们提出了疑问——诺大的中国为什么造不出一个小小的笔头？

事实上，2010年有一位专家就给全国政协主要领导写了一封信，反映了圆珠笔头大量依赖进口的情况。全国政协随后就圆珠笔生产中“核心技术及关键部件国产化问题”进行专题研究。2010年7月，全国政协教科文卫体委员会组成调研组，赴浙江、上海等地对这一现象展开调研。

2011年，国家科技部正式立项，将“研发含铅易切削不锈钢丝”列入“十二五”的科技支撑计划。2016年，为了环保起见，国家科技部又将“研发不含铅易切削不锈钢丝”列入“十三五”国家重点研发计划。

上海晨光文具股份有限公司研发部高级经理郭亨长博士曾经担任过美国康奈尔大学实验室主任，他告诉记者，晨光文具牵头负责国家重点研发计划“制笔新型环保材料”项目，包括“研发环保不含铅易切削不锈钢丝”及其产业化应用等的研究工作，同时参与项目的还有中国科学院金属研究所和山西太钢不锈钢股份有限公司。除了国家拨付的科研经费外，为了攻克这个难题，晨光文具自筹经费，全力进行产学研用技术攻关。

笔头制造是“小而精”的过程

圆珠笔头上不仅是小“球珠”，在小小的笔头里有大学问，里面的主要部分是球珠和球座体，球柱体内部一般有5条引导墨水的沟槽，加工精度都要达到千分之一毫米的数量级。每一个小小的偏差都会影响笔头书写的流畅度和使用寿命。此外，还要考虑到书写角度和压力，球珠与笔头、墨水沟槽位必须搭配得“天衣无缝”，加工误差不能超过0.003毫米。之前，只有日本和瑞士掌握圆珠笔头制造技术。

“笔头制造的难题不仅有球座体的原材料问题，还有加工设备、切削刀具、整体工艺设计的问题，以及过程检测和质量管控。这是一个小而精的制造过程，难度堪比生产手表的工艺。生产1个小小的圆珠笔头需要20多道工序。” 郭亨长介绍说。

球珠材料有3种，不锈钢、碳化钨和陶瓷。碳化钨球珠在国内外应用最为广泛，中国有十分强大的碳化钨球珠生产能力，不仅可以满足国内生产需要，还可以大量出口。

难度较大的是球座体的材料研发，这种材料不仅有硬度的要求，要满足笔头微孔高速切削、微结构精密加工、书写耐磨及环保安全的要求，还要保证加工性能和力学性能的均匀。这几个参数曾是阻碍圆珠笔笔头国产化的重大难题。过去，中国圆珠笔头球座体材料都向日本大同制钢等企业进口。

郭亨长介绍说，研发这种材料需要进行合金成分及冶炼方法研究、合金元素和合金组织性能关系研究、合金热加工工艺研究、合金冷加工工艺研究，还要进行材料力学稳定性研究。

有了球座体材料还不够。郭亨长告诉记者，接下去还要进行精密加工和制造，要实现成批量高性能生产，这需要强大的数控机床设备和配套设备支撑。

晨光文具的攻坚之旅

在六年的时间内，晨光文具和国内的科研机构一起努力，共同解决了圆珠笔头制造的核心技术问题。

他们和中科院金属研究所合作，在国内含铅易切削线材研发经验的基础上，又开始打造出无铅的环保球座体材料，并且进入小试实验阶段。

在实际制造上，晨光文具也是下了苦功夫。他们对进口的瑞士高精度数控机床进行了全面改装，自主设计了切削的刀具，自主研发清洗设备、检测设备、装配设备、切割工艺的配套设备，并且建立了圆珠笔头生产质量控制体系。

郭亨长除了国家重点研发计划“制笔新型环保材料”项目外，还主持上海市经信委重大产学研联合攻关专题，进行智能检测技术开发，提高产品质量和合格率。晨光文具与南京理工大学等科研团队合作将基于机器视觉的智能检测和筛选技术应用到了圆珠笔头和笔芯的生产中，该技术可以对不同规格笔头的表面缺陷进行快速和准确的检测，就像一双无比锋利的眼睛盯着小小笔头中的每个细微之处，在快速发现问题后可以帮助切削设备进行调整，丝丝入扣、分毫不差，打造出一批批合格的笔头产品。该技术的突破大大提升了中国圆珠笔头的生产质量，使得晨光文具的圆珠笔头生产制造水平迈入国际先进系列。

未来还需继续努力

记者在圆珠笔头生产现场看到，从切割好的材料进入到最后圆珠笔头诞生只需要10秒钟时间，有条不紊，效率极高。

虽然在结构和工艺技术上取得了重大突破，但是中国圆珠笔头的制造装备与瑞士相比还有一段差距。目前，采购的瑞士机床的每台售价就高达数百万元人民币，如果国产高端数控机床进一步提升和推广，生产笔头的成本就会大幅度降低。

打造一条年产能力达到1000吨的无铅球座体材料的生产线也是项目未来努力的方向。郭亨长说，毕竟从小试到大规模的产业化还有一段距离要走，保证1吨的质量和保证1000吨的质量在工业上并不是一回事。