片梭織機片梭殼體的國產化進程

張 茜 肖坤楠 肖龍雪 管圖華

(南通大學工程訓練中心，南通，226019)

片梭織機是世界上最早研發和投入工業化生產的無梭織機。片梭織機具有三個突出的優點：

(1)寬幅低速高引緯。片梭織機以擅長織造寬幅織物著稱，當織物幅寬超過280 cm時更能體現其織造的優勢。例如機織土工布用片梭織機生產比較適合，土工布幅寬可達400 cm以上，世界上460 cm及以上的機織土工布幾乎全由片梭織機織造。片梭織機的車速相較噴氣織機并不高，但其入緯率卻不低。織造390 cm幅寬織物時，P7300HP型片梭織機的最高轉速為380 r/min，入緯率可達1 450 m/min，而且片梭織機的耐用性要比噴氣織機好。

(2)品種適應范圍較廣。就織物的可織性而言，片梭織機的產品適應性明顯優于噴氣織機和劍桿織機。三種織機的織造范圍見表1。

表1 三種織機的織造范圍

片梭織機可使用包括常見天然纖維、化學纖維、玻璃纖維、金屬線及混紡紗等不同類型的紗線，適用于生產多色緯織物，細密、厚密織物以及寬幅或多幅織物。自片梭織機誕生以來，它一直被廣泛用于生產各種產業用紡織品，如精細的濾布、制作氣球的高密高強特種織物、大型包裝聚丙烯裂膜條織物及厚密的涂層織物等。不論是簡單的標準織物，還是服飾產品、工業用布、土工布、農業用紡織品，或者國防、體育、醫學上的特殊產品，片梭織機都能夠生產。

(3)緯紗張力精確可控。片梭織機的引緯積極且穩定，緯回絲少，織造的面料在穩定性、高強度和斷裂強力方面具有優勢。與服飾用紡織品強調織物的外觀和手感不同，產業用紡織品的主要要求為織物的強度和均勻性，片梭織機的這一特性正好滿足了產業用紡織品的生產。片梭織機引緯時在機器中間的位置沒有轉接，這樣消除了緯紗額外的加速和壓力，這一點在織造建筑防火用和防水土流失用的膜結構織物時相當重要。

片梭織機的上述三大優點是目前其他無梭織機所不能完全替代的，因此片梭織機依然具有相當的競爭力，其發展前景非常看好。

世界上投入工業化生產的片梭織機主要有三類：①瑞士蘇爾壽魯蒂公司(Sulzer Ruti)的系列片梭織機;②蘇聯切勃薩雷公司制造的CTB型片梭織機;③美國克勞普頓與瑙爾斯公司(Crompton＆Knowles)的300型與400型片梭織機［1］。蘇爾壽片梭織機的技術水平被公認為世界領先，現保有的片梭織機大多為蘇爾壽織機。據推算我國片梭織機保有量約5 000臺，國外約8 000臺(主要集中在印度和巴基斯坦，美國和歐洲有少量應用)。片梭是片梭織機的重要元件之一，現中國生產的片梭占據全球約70%的市場，中國成為了片梭殼體的最大生產和出口國。按13 000臺擁有量計，每臺片梭織機按門幅不同梭子配備量不同(15～21只/臺)，按平均17只計算，國產片梭壽命為半年，全球每年需442 000只片梭，價格為30～60元/只，按平均40元計算，產值達1 768萬元，是一個不可忽略的紡織配件市場。本文對我國片梭制造產業的技術變遷和市場分布進行了介紹。

1 片梭殼體及其國產化

片梭織機利用片梭引緯，片梭對緯紗呈半握持狀態，通過改變片梭的鉗夾力大小就可以完成不同品種織物的織造。片梭由梭殼和紗夾兩部分組成，梭殼制動面設計為平面，以保證片梭飛行和制動的穩定性。梭殼需進行硬化處理，以提高其耐磨及耐敲擊性能［2］。

如圖1和圖2所示，片梭殼體整體為劍鞘狀，梭尾、梭身截面為矩形中空，梭頭為實心，梭身上開有固定梭夾的銷釘孔。片梭殼體根據適用片梭織機型號的不同主要分為D1型、D2型、D12型三種。在織造過程中，片梭的梭頭、梭尾被反復撞擊而高速穿引緯紗，因此片梭殼體不僅要求制作精度高，還要求具有較高的表面光潔度、硬度和平衡性［3］。一般要求片梭殼體的表面粗糙度Ra≤0.1，硬度必須達到HRC53。

圖1 片梭殼體示意圖

圖2 片梭殼體剖面圖

2 片梭殼體生產工藝

瑞士生產的片梭殼體材料為55SiCr，該材料價格昂貴，不適合我國國情，我國的片梭殼體材料普遍采用20SiMn或20SiMn2MoV。在制作方面，最大的難點在于片梭殼體上安裝紗夾的孔為矩形截面的深盲孔，無法直接切削加工，目前我國主要采用鉆孔和焊接兩種加工方法。

2.1 鉆孔法

鉆孔法以蘇州利德紡織機件有限公司為代表，其主要工藝步驟如下：

(1)下料鉆孔：根據片梭殼體的長度、孔深、截面面積定長棒料，一端鉆制盲孔;

(2)端部壓形：棒料實體端鍛壓成與片梭殼體梭頭接近的扁錐形;

(3)球化退火：在真空下進行球化退火處理，去除冷卻應力，均化材料組織;

(4)壓扁：鍛扁棒身，使圓孔成橢圓孔;

(5)插芯壓制：孔中插入成型板芯，反復鍛壓棒身;

(6)淬火處理：拔出棒芯后淬火，以提高表面硬度;

(7)精致外形：根據成品尺寸精加工外形;

(8)表面處理：進行表面碳、氮共滲。

經過上述加工后，片梭殼體的表面光潔度和硬度均能達到要求，其表面硬度達HRC56～58。

此種方法存在兩個缺點：一是使用鉆頭鉆制盲孔造成半成品內壁不光滑，有明顯鉆紋，很難處理;如圖3所示，盲孔底部呈圓錐體，而片梭制作要求盲孔底部為平面，造成了很大的誤差。

圖3 盲孔底部為圓錐體

二是由鉆頭鉆制的盲孔經過插芯壓制成矩形孔，反復壓制的過程極易造成材料產生裂紋，導致次品率居高不下;且由于材料本身的剛性，內孔無法做到與插芯外形完全一致，尤其是矩形角部位的形狀很難控制。

2.2 焊接法

焊接法以江都市嘶馬片梭廠為代表，其主要工藝步驟如下：

(1)下料：采購相應的管型鋼材，根據片梭殼體的長度切割管材;

(2)成型：通過初步鍛造，使圓管成橢圓形，插入成型板芯，反復鍛壓圓管至矩形管;

(3)焊接：將成型的矩形管一端切削去一部分，插芯，在削去端加材料進行堆焊后磨削，形成梭頭(如圖4所示);

(4)淬火處理：通過淬火提高表面硬度;

(5)精致外形：根據成品尺寸精加工外形;(6)表面處理：插芯壓制。

圖4 焊接梭頭并磨削成型

焊接法避免了鉆孔法造成的內壁不光滑、盲孔底部不是平面的缺點，但仍存在壓制過程中報廢率高、內孔形狀難以控制的缺點。另外，由于片梭殼體梭頭為堆焊而成，堆焊部位內部結構并不均勻，內部及表面會產生氣泡，而且其強度和剛度不如鉆孔法形成的片梭殼體梭頭。

南京富貴紡織配件廠生產的部分高端片梭殼體也采用了焊接工藝，與江都市嘶馬片梭廠焊接工藝不同的是，其片梭殼體的梭頭和梭身是由兩部分通過氬弧焊工藝焊接而成，如圖5所示。該廠解決了片梭行業長期未解決的分離式焊接梭頭易脫落的問題，并且焊接部位平整、無氣泡，經過測試焊接部位的抗拉強度超過了材料本身，受到了市場的好評。

圖5 梭頭梭身焊接成型

3 片梭殼體生產新工藝

隨著制造水平的提高和紡織產業提出的高效節能要求，片梭殼體的制作工藝也在不斷發展。片梭的質量越小，片梭在飛行時需要的能量越小。為減輕片梭的質量，市場上出現了輕型殼體和碳纖維殼體兩種新型片梭殼體。輕型殼體如圖6所示，與普通的片梭殼體相比，其內腔更大，在保證對紗夾所需夾持力的前提下減輕了殼體的質量。而碳纖維殼體是指以碳纖維為材料制成的殼體，其質量僅為鋼合金材料制作的殼體質量的1/4，且碳纖維的抗拉強度、剛度、抗疲勞性均比鋼合金優秀數倍。以碳纖維為材料的片梭殼體雖然價格高昂，仍然受到了市場的歡迎。

圖6 輕型片梭殼體

新工藝制造的片梭使得片梭織機的速度進一步提高。片梭質量越輕，其投梭機構的負荷越小，動力消耗越少，相比噴氣織機和劍桿織機，片梭織機的能耗明顯低于前兩者。而且新工藝生產的片梭飛行輕快、降速小，配以凸輪打緯，筘座靜止時間較長，更加適宜于寬幅引緯，因此，更適合生產寬幅的農業用和土工用紡織品等。

4 國產片梭存在的問題及發展方向

4.1 國內廠家與市場分布

我國于1990年開始仿制片梭殼體，經過20余年的發展，國內片梭殼體生產廠家已有十多家，其中有一半分布在江蘇省的蘇州相城區和揚州嘶馬鎮。目前我國片梭殼體生產廠以南京富貴紡織配件廠、蘇州利德紡織機件有限公司、江都市嘶馬片梭廠呈三足鼎立狀態。其中南京富貴主要供高端片梭殼體市場，蘇州利德主要供國外市場，江都市嘶馬主要供國內市場。在價格方面，國產片梭殼體的價格遠低于瑞士生產的片梭殼體，并且有價格倒掛的現象，即出口的價格要低于國內價格。

4.2 片梭國產化過程中存在的問題

雖然國產片梭占據全球市場七成以上的份額，但我國的片梭殼體產業仍存在一些問題。

(1)產品質量與國外差距大。目前國產片梭殼體的使用壽命大約為200萬次，而瑞士產片梭殼體的使用壽命達到了1 000萬次以上。在使用周期上，國產片梭大概半年需要更換一次［4］，而瑞士進口片梭的保質期為2年。質量的差異自然造成了價格的差異，國產片梭的價格僅為瑞士產片梭價格的1/10～1/5［5］。產生如此巨大差異的原因除了制作片梭殼體的材料不同，還與制作工藝有著密切的關系。國內片梭行業依然沒有開發出完善的片梭殼體內腔成型工藝，殼體內腔光潔度差、形狀不規范、尺寸不準確。

(2)競爭無序，無產權意識，輕管理、重銷售。輕管理、重銷售造成了我國片梭產業的無序競爭。片梭生產行業大多為家族型企業，企業結構不合理，任人唯親、一言堂現象經常發生，阻礙了企業的進一步發展。缺少必要的約束機制和激勵措施，平衡不了企業與員工的利益關系，造成員工普遍歸屬感不強，跳槽、單干、技術泄露現象常見。另外，企業缺少產權意識和品牌意識，不少企業甚至沒有自己品牌的商標圖案，因未及時申請專利，技術被盜用后無任何辦法。以蘇州利德為例，在蘇州利德研發出鉆孔式片梭殼體制作方法并獲得可觀效益后，由于企業缺乏必要的約束機制和激勵措施，不少員工跳槽開辦類似企業，對利德產生了不小的沖擊［6］。產品同質化的后果就是價格戰，從而導致企業無法拿出精力進行進一步的研發，造成了整個行業的惡性循環。因此，我國片梭行業亟需科學、規范的管理。

(3)缺少基礎研究，新品研發能力弱。我國片梭行業的研發大多集中在工藝的改進，而忽略了基礎研究工作。比如片梭各項指標制定的理論和實驗基礎，片梭各部分結構的功能和優化等，造成片梭殼體制作的話語權永遠掌握在國外廠家手中，國內也很少推出具有自己知識產權或者超出瑞士原產片梭殼體性能的產品。

［1］徐浩貽.片梭織機的技術進步［J］.北京紡織，2003(4)：43-46.

［2］張萬國.片梭織機的技術進步［J］.紡織導報，2008(8)：64-66.

［3］陳淑香.片梭的技術規范［J］.紡織器材，1992(6)：61.

［4］段玉會，錢素霞.進口片梭織機配件國產化的體會［J］.河南紡織科技，2001(1)：18-19.

［5］居毅.片梭疲勞壽命的研究［J］.紡織器材，1994(1)：11-14.

［6］王文艷.利德：片梭行業內的“單打冠軍”［J］.蘇南科技開發，2006(8)：58-59.