片梭织机片梭壳体的国产化进程

张 茜 肖坤楠 肖龙雪 管图华

(南通大学工程训练中心，南通，226019)

片梭织机是世界上最早研发和投入工业化生产的无梭织机。片梭织机具有三个突出的优点：

(1)宽幅低速高引纬。片梭织机以擅长织造宽幅织物著称，当织物幅宽超过280 cm时更能体现其织造的优势。例如机织土工布用片梭织机生产比较适合，土工布幅宽可达400 cm以上，世界上460 cm及以上的机织土工布几乎全由片梭织机织造。片梭织机的车速相较喷气织机并不高，但其入纬率却不低。织造390 cm幅宽织物时，P7300HP型片梭织机的最高转速为380 r/min，入纬率可达1 450 m/min，而且片梭织机的耐用性要比喷气织机好。

(2)品种适应范围较广。就织物的可织性而言，片梭织机的产品适应性明显优于喷气织机和剑杆织机。三种织机的织造范围见表1。

表1 三种织机的织造范围

片梭织机可使用包括常见天然纤维、化学纤维、玻璃纤维、金属线及混纺纱等不同类型的纱线，适用于生产多色纬织物，细密、厚密织物以及宽幅或多幅织物。自片梭织机诞生以来，它一直被广泛用于生产各种产业用纺织品，如精细的滤布、制作气球的高密高强特种织物、大型包装聚丙烯裂膜条织物及厚密的涂层织物等。不论是简单的标准织物，还是服饰产品、工业用布、土工布、农业用纺织品，或者国防、体育、医学上的特殊产品，片梭织机都能够生产。

(3)纬纱张力精确可控。片梭织机的引纬积极且稳定，纬回丝少，织造的面料在稳定性、高强度和断裂强力方面具有优势。与服饰用纺织品强调织物的外观和手感不同，产业用纺织品的主要要求为织物的强度和均匀性，片梭织机的这一特性正好满足了产业用纺织品的生产。片梭织机引纬时在机器中间的位置没有转接，这样消除了纬纱额外的加速和压力，这一点在织造建筑防火用和防水土流失用的膜结构织物时相当重要。

片梭织机的上述三大优点是目前其他无梭织机所不能完全替代的，因此片梭织机依然具有相当的竞争力，其发展前景非常看好。

世界上投入工业化生产的片梭织机主要有三类：①瑞士苏尔寿鲁蒂公司(Sulzer Ruti)的系列片梭织机;②苏联切勃萨雷公司制造的CTB型片梭织机;③美国克劳普顿与瑙尔斯公司(Crompton＆Knowles)的300型与400型片梭织机［1］。苏尔寿片梭织机的技术水平被公认为世界领先，现保有的片梭织机大多为苏尔寿织机。据推算我国片梭织机保有量约5 000台，国外约8 000台(主要集中在印度和巴基斯坦，美国和欧洲有少量应用)。片梭是片梭织机的重要元件之一，现中国生产的片梭占据全球约70%的市场，中国成为了片梭壳体的最大生产和出口国。按13 000台拥有量计，每台片梭织机按门幅不同梭子配备量不同(15～21只/台)，按平均17只计算，国产片梭寿命为半年，全球每年需442 000只片梭，价格为30～60元/只，按平均40元计算，产值达1 768万元，是一个不可忽略的纺织配件市场。本文对我国片梭制造产业的技术变迁和市场分布进行了介绍。

1 片梭壳体及其国产化

片梭织机利用片梭引纬，片梭对纬纱呈半握持状态，通过改变片梭的钳夹力大小就可以完成不同品种织物的织造。片梭由梭壳和纱夹两部分组成，梭壳制动面设计为平面，以保证片梭飞行和制动的稳定性。梭壳需进行硬化处理，以提高其耐磨及耐敲击性能［2］。

如图1和图2所示，片梭壳体整体为剑鞘状，梭尾、梭身截面为矩形中空，梭头为实心，梭身上开有固定梭夹的销钉孔。片梭壳体根据适用片梭织机型号的不同主要分为D1型、D2型、D12型三种。在织造过程中，片梭的梭头、梭尾被反复撞击而高速穿引纬纱，因此片梭壳体不仅要求制作精度高，还要求具有较高的表面光洁度、硬度和平衡性［3］。一般要求片梭壳体的表面粗糙度Ra≤0.1，硬度必须达到HRC53。

图1 片梭壳体示意图

图2 片梭壳体剖面图

2 片梭壳体生产工艺

瑞士生产的片梭壳体材料为55SiCr，该材料价格昂贵，不适合我国国情，我国的片梭壳体材料普遍采用20SiMn或20SiMn2MoV。在制作方面，最大的难点在于片梭壳体上安装纱夹的孔为矩形截面的深盲孔，无法直接切削加工，目前我国主要采用钻孔和焊接两种加工方法。

2.1 钻孔法

钻孔法以苏州利德纺织机件有限公司为代表，其主要工艺步骤如下：

(1)下料钻孔：根据片梭壳体的长度、孔深、截面面积定长棒料，一端钻制盲孔;

(2)端部压形：棒料实体端锻压成与片梭壳体梭头接近的扁锥形;

(3)球化退火：在真空下进行球化退火处理，去除冷却应力，均化材料组织;

(4)压扁：锻扁棒身，使圆孔成椭圆孔;

(5)插芯压制：孔中插入成型板芯，反复锻压棒身;

(6)淬火处理：拔出棒芯后淬火，以提高表面硬度;

(7)精致外形：根据成品尺寸精加工外形;

(8)表面处理：进行表面碳、氮共渗。

经过上述加工后，片梭壳体的表面光洁度和硬度均能达到要求，其表面硬度达HRC56～58。

此种方法存在两个缺点：一是使用钻头钻制盲孔造成半成品内壁不光滑，有明显钻纹，很难处理;如图3所示，盲孔底部呈圆锥体，而片梭制作要求盲孔底部为平面，造成了很大的误差。

图3 盲孔底部为圆锥体

二是由钻头钻制的盲孔经过插芯压制成矩形孔，反复压制的过程极易造成材料产生裂纹，导致次品率居高不下;且由于材料本身的刚性，内孔无法做到与插芯外形完全一致，尤其是矩形角部位的形状很难控制。

2.2 焊接法

焊接法以江都市嘶马片梭厂为代表，其主要工艺步骤如下：

(1)下料：采购相应的管型钢材，根据片梭壳体的长度切割管材;

(2)成型：通过初步锻造，使圆管成椭圆形，插入成型板芯，反复锻压圆管至矩形管;

(3)焊接：将成型的矩形管一端切削去一部分，插芯，在削去端加材料进行堆焊后磨削，形成梭头(如图4所示);

(4)淬火处理：通过淬火提高表面硬度;

(5)精致外形：根据成品尺寸精加工外形;(6)表面处理：插芯压制。

图4 焊接梭头并磨削成型

焊接法避免了钻孔法造成的内壁不光滑、盲孔底部不是平面的缺点，但仍存在压制过程中报废率高、内孔形状难以控制的缺点。另外，由于片梭壳体梭头为堆焊而成，堆焊部位内部结构并不均匀，内部及表面会产生气泡，而且其强度和刚度不如钻孔法形成的片梭壳体梭头。

南京富贵纺织配件厂生产的部分高端片梭壳体也采用了焊接工艺，与江都市嘶马片梭厂焊接工艺不同的是，其片梭壳体的梭头和梭身是由两部分通过氩弧焊工艺焊接而成，如图5所示。该厂解决了片梭行业长期未解决的分离式焊接梭头易脱落的问题，并且焊接部位平整、无气泡，经过测试焊接部位的抗拉强度超过了材料本身，受到了市场的好评。

图5 梭头梭身焊接成型

3 片梭壳体生产新工艺

随着制造水平的提高和纺织产业提出的高效节能要求，片梭壳体的制作工艺也在不断发展。片梭的质量越小，片梭在飞行时需要的能量越小。为减轻片梭的质量，市场上出现了轻型壳体和碳纤维壳体两种新型片梭壳体。轻型壳体如图6所示，与普通的片梭壳体相比，其内腔更大，在保证对纱夹所需夹持力的前提下减轻了壳体的质量。而碳纤维壳体是指以碳纤维为材料制成的壳体，其质量仅为钢合金材料制作的壳体质量的1/4，且碳纤维的抗拉强度、刚度、抗疲劳性均比钢合金优秀数倍。以碳纤维为材料的片梭壳体虽然价格高昂，仍然受到了市场的欢迎。

图6 轻型片梭壳体

新工艺制造的片梭使得片梭织机的速度进一步提高。片梭质量越轻，其投梭机构的负荷越小，动力消耗越少，相比喷气织机和剑杆织机，片梭织机的能耗明显低于前两者。而且新工艺生产的片梭飞行轻快、降速小，配以凸轮打纬，筘座静止时间较长，更加适宜于宽幅引纬，因此，更适合生产宽幅的农业用和土工用纺织品等。

4 国产片梭存在的问题及发展方向

4.1 国内厂家与市场分布

我国于1990年开始仿制片梭壳体，经过20余年的发展，国内片梭壳体生产厂家已有十多家，其中有一半分布在江苏省的苏州相城区和扬州嘶马镇。目前我国片梭壳体生产厂以南京富贵纺织配件厂、苏州利德纺织机件有限公司、江都市嘶马片梭厂呈三足鼎立状态。其中南京富贵主要供高端片梭壳体市场，苏州利德主要供国外市场，江都市嘶马主要供国内市场。在价格方面，国产片梭壳体的价格远低于瑞士生产的片梭壳体，并且有价格倒挂的现象，即出口的价格要低于国内价格。

4.2 片梭国产化过程中存在的问题

虽然国产片梭占据全球市场七成以上的份额，但我国的片梭壳体产业仍存在一些问题。

(1)产品质量与国外差距大。目前国产片梭壳体的使用寿命大约为200万次，而瑞士产片梭壳体的使用寿命达到了1 000万次以上。在使用周期上，国产片梭大概半年需要更换一次［4］，而瑞士进口片梭的保质期为2年。质量的差异自然造成了价格的差异，国产片梭的价格仅为瑞士产片梭价格的1/10～1/5［5］。产生如此巨大差异的原因除了制作片梭壳体的材料不同，还与制作工艺有着密切的关系。国内片梭行业依然没有开发出完善的片梭壳体内腔成型工艺，壳体内腔光洁度差、形状不规范、尺寸不准确。

(2)竞争无序，无产权意识，轻管理、重销售。轻管理、重销售造成了我国片梭产业的无序竞争。片梭生产行业大多为家族型企业，企业结构不合理，任人唯亲、一言堂现象经常发生，阻碍了企业的进一步发展。缺少必要的约束机制和激励措施，平衡不了企业与员工的利益关系，造成员工普遍归属感不强，跳槽、单干、技术泄露现象常见。另外，企业缺少产权意识和品牌意识，不少企业甚至没有自己品牌的商标图案，因未及时申请专利，技术被盗用后无任何办法。以苏州利德为例，在苏州利德研发出钻孔式片梭壳体制作方法并获得可观效益后，由于企业缺乏必要的约束机制和激励措施，不少员工跳槽开办类似企业，对利德产生了不小的冲击［6］。产品同质化的后果就是价格战，从而导致企业无法拿出精力进行进一步的研发，造成了整个行业的恶性循环。因此，我国片梭行业亟需科学、规范的管理。

(3)缺少基础研究，新品研发能力弱。我国片梭行业的研发大多集中在工艺的改进，而忽略了基础研究工作。比如片梭各项指标制定的理论和实验基础，片梭各部分结构的功能和优化等，造成片梭壳体制作的话语权永远掌握在国外厂家手中，国内也很少推出具有自己知识产权或者超出瑞士原产片梭壳体性能的产品。

［1］徐浩贻.片梭织机的技术进步［J］.北京纺织，2003(4)：43-46.

［2］张万国.片梭织机的技术进步［J］.纺织导报，2008(8)：64-66.

［3］陈淑香.片梭的技术规范［J］.纺织器材，1992(6)：61.

［4］段玉会，钱素霞.进口片梭织机配件国产化的体会［J］.河南纺织科技，2001(1)：18-19.

［5］居毅.片梭疲劳寿命的研究［J］.纺织器材，1994(1)：11-14.

［6］王文艳.利德：片梭行业内的“单打冠军”［J］.苏南科技开发，2006(8)：58-59.