指南针的中轴是怎么设计的啊？

没什么呀！很简单的，就是一个顶尖轴，在磁针的重心位置（此位置也是磁针的中心位置）有一个与顶尖轴相配的凹陷。
将磁针凹陷处置于周的顶尖处，在磁针的上部是密封的玻璃，玻璃与磁针的距离小于磁针的凹陷深度。
这样既保证磁针可以在地磁力的作用下自由旋转，又不会从顶尖轴上脱落。

当然，也可以简单的把轴设计成台阶轴，在磁针的重心位置钻一个稍微大于台阶轴细端直径的孔，将磁针传入细轴后，设法使细轴端变形，将磁针铆接在细轴上，控制细轴端的变形量，不使磁针被铆死。此时磁针可绕细轴旋转，又不能脱离细轴。