网球拍

背景

网球比赛的正式历史可以追溯到 1873 年，当时第一本规则书由北威尔士的沃尔特·克洛普顿·温菲尔德少校出版。但是网球在球类运动中有先例，这种手在文艺复兴之前在欧洲发展起来。这些游戏首先是徒手进行的，后来是戴手套的，然后是用绳子缠住的手。后来，木球拍被引入，第一批球拍似乎出现在十五世纪。这些早期的球拍比现代网球拍要小，并且以各种图案串起来。当温菲尔德和其他跟随他的人将网球规则标准化时，球场的形状和大小以及可以使用的球的种类都被指定了。然而，没有关于球拍尺寸、形状或材料构成的规则。

直到 1965 年，所有职业网球拍都是用木头制成的。 1965 年，法国球员 Rene Lacoste 获得了钢制网球拍的专利，1968 年 Spalding 公司推出了第一款铝制球拍。这些金属球拍逐渐流行起来。金属球拍使之成为可能的是设计上的改变，以允许更宽的球拍。木制球拍的拍头不能加宽或加长，而不会造成穿线问题：如果拍头太宽，线张力就会变得太大，球拍就不能很好地发挥作用。但是金属框架的强度更大可以适应更大的弦张力。 Howard Head 在 1970 年代中期开发的超大号铝制球拍起初被专业人士嘲笑，但业余爱好者很快发现他们可以用它打得更好。新的更大球拍的主要击球区域或所谓的“最佳击球点”的尺寸增加了一倍，因此对于大多数人来说，它更易于使用。到 1980 年代初，较大的球拍成为各级比赛的标准。

国际网球联合会最终于 1981 年通过了定义可接受网球拍的规则。联合会禁止了 1977 年推出的使用创新穿线技术的球拍。使用“意大利面条线”球拍的球员在排名靠前的对手中获得了巨大的冷门，仅仅五个月后，这些球拍就被禁止进入职业比赛。第一个球拍规则允许球拍和线由任何材料制成，并且没有限制尺寸、重量或形状。要求线在交叉点交织或粘合至少四分之一英寸（0.64 厘米）且不超过半英寸（1.3 厘米）。不允许有可能改变球飞行的附件，并且沿球拍纵向轴线的重量分布在比赛中不得改变。后来球拍的最大长度限制为 32 英寸（81 厘米）。这在 1997 年 1 月再次修改，将长度降低到 29 英寸（74 厘米）。

现在，球拍的平均长度约为 28 英寸（71 厘米），重量为 10-14 盎司（284-397 克）。球拍技术最近有许多创新，但并非所有创新都受到了球员的欢迎。一个制造商销售六角形球拍，而其他制造商则生产超宽拍身的球拍。一种由新材料（石墨纤维增强热塑性粘弹性聚合物）制成的球拍被设计成具有可变的柔韧性，这取决于击球的力度。减轻网球肘的设计采用封闭在杆头框架内的塑料腔中的小型铅轴承。球拍与球连接时轴承的运动应该可以缓冲可能导致球员手臂疼痛的振动。但现在最常见的球拍由铝或石墨、玻璃纤维和其他材料的复合材料制成。

原材料

铝制球拍通常由几种合金中的一种制成。一种流行的合金含有 2% 的硅，以及微量的镁、铜和铬。另一种广泛使用的合金含有 10% 的锌，还有镁、铜和铬。锌合金更硬，但更脆，而硅合金更容易加工。复合球拍可能包含许多不同的材料。它们通常由围绕空心芯或聚氨酯泡沫芯的不同层的夹层组成。复合球拍的典型层是玻璃纤维、石墨和硼或凯夫拉尔。也可以使用其他材料，例如陶瓷纤维以增加强度。

在网球拍中发现的其他材料是尼龙、肠线或合成肠线的线，以及皮革或合成材料的手柄。尼龙可能是最常见的弦线材料，只有少数专业人士仍在使用肠线，它是由牛或羊肠绞合而成。合成肠线由尼龙制成，经过扭曲以达到与天然肠线相同的效果。旧的木制球拍通常使用皮革手柄，但现代球拍通常使用类似皮革的替代品，例如乙烯基。球拍也可能有塑料部件，例如头部底部的轭和手柄底部的盖帽。

制造
过程

在美国销售的大多数球拍都是在日本或亚洲其他地方的几家大型工厂之一批量生产的。因此，无论品牌如何，球拍都有可能是通过以下描述的方法之一制成的。具有不寻常特征的球拍可能是例外。此外，顶级球拍通常不带弦出售，买家在专卖店按照他或她的规格将球拍串起来。所以在这种情况下，工厂的穿线步骤将被跳过。

铝制球拍

• 1 形成框架。 铝制球拍的成型方法有两种。铝可以被熔化并被强制通过球拍框架形状的模具。或者，可以先将金属熔化并挤压成管子，然后将管子拉过模具。
• 2 钻孔和打磨。 然后将粗糙的球拍放入钻孔机中，并在弦的两侧和球杆的底部为轭（固定弦底部的喉部部件）钻孔。钻孔机使用多个主轴，每个主轴将钻头固定在每个管柱孔的位置。球拍水平固定在机器中心。然后激活钻头，同时钻出所有孔。然后将框架放入砂光机中，以平滑钻孔留下的锋利边缘。
• 3 回火。 在这个阶段，球拍是O型回火，即经过加热和快速冷却。这个过程使铝变硬，使球拍具有额外的强度。球拍被放置在烤箱中的托盘上并加热至白热。然后将托盘从烤箱中取出并将球拍浸入水中。回火后，球拍也可以进行阳极氧化。它们被浸入温和的硫酸溶液中，电流通过浴槽。这种处理改变了铝的表面，并使球拍具有光泽。
• 4 串接。 在头部边缘的凹槽中镶嵌有索环条。柔性索环条通常是塑料的，已预先钻孔，使其孔适合框架头部的弦孔。然后将支架安装到球拍头的底部。现在球拍已准备好穿线。每个球拍都由坐在穿线机前的工人单独穿线。工人首先将球拍夹入机器中，机器将其水平固定。工人使用安装在球拍上方可移动杆上的强力穿线器迫使线穿过孔。长度方向的字符串首先被拉过，然后 交叉串织透，调整张力。
• 5 整理。 为了完成球拍，一名工人切开手柄的末端并插入一个称为对接帽的帽子。接下来，工人将强力双面胶带缠绕在手柄上，然后是乙烯基抓握胶带。在此之后，琴弦可能会印上标志，框架可能会印上贴花。检查员检查球拍是否有划痕和划痕，并确保其符合尺寸和重量规格。然后球拍可以经过最后的清洁阶段。然后工人将球拍放入防护罩中，将球拍包装好，最后送到仓库进行配送。

复合球拍

• 6 形成框架。 复合球拍由不同材料层制成，通常是石墨和玻璃纤维，可能还有其他含有硼、凯夫拉或类似玻璃纤维的材料的层，其中含有陶瓷颗粒。球拍制造商首先将各层组装成一个扁平的三明治。然后将三明治切成条状，然后将条状卷在中空的柔性管上。然后将包裹的管子放入球拍形模具中。管子一直穿过球拍，并连接到泵上。然后将模具加热，并将空气泵入管中。管中空气的压力以及热量将夹层的各层粘合在一起。或者，中空管可以填充聚氨酯泡沫。随着模具被加热，泡沫会膨胀，从而巩固材料。
• 7 钻孔和密封。 工人们从模具中取出球拍并将它们带到检查区，在那里去除任何有缺陷的球拍。切割框架的末端，然后将球拍放入钻孔机中并钻出弦孔，如上。钻孔后，球拍刷上聚合物涂层并放入干燥机中。此步骤重复数次，然后用砂纸打磨球拍。在最终涂层之前，应用品牌贴花。
• 8 穿线和整理。 接下来的步骤与之前描述的铝制球拍相同。索环条和轭固定在适当的凹槽中，工人在穿线机上一次一个地穿线。标志或品牌名称可以丝网印刷在琴弦上。工人插入对接帽，然后在手柄周围缠绕双面胶带和抓握胶带。然后将球拍清洗、检查、包装并送到仓库。

质量控制

检查员在制造过程中的许多点检查球拍。当首先从模具中取出框架时，对它们进行目视检查。有缺陷的球拍被分开，通过的球拍可能会被粗略地分级。铝制球拍经过压力测试以确定 如果镜框硬度合适。还测试了复合球拍的刚度。检查员通常在穿线前后对两种类型的球拍进行称重，以确保它们符合规格。他们还会检查平衡，因为这对球拍的发挥极为重要。它的头部或手柄不应太重，但应在接近中点的位置保持平衡（尽管有些型号故意设计为头部较重）。检查索环孔。如果这些不光滑或不均匀，琴弦张力会受到影响，琴弦可能会在粗糙的边缘断裂。精加工细节也经过目视检查。对接帽应贴合，框架和绳子上的印刷应均匀清晰。握把应缠绕顺畅，不应有刻痕或划痕。有些球拍可能会经过游戏测试，特别是如果它是新设计的。

未来

网球拍的科学非常复杂——不是制造过程，而是球与球拍连接时弦和框架振动的物理学。球拍现在由实验室科学家设计，他们使用数学来计算重量、尺寸和材料变化的影响。由于管理可接受球拍的规则非常广泛，因此创新者有很大的回旋余地。新球拍还采用计算机辅助设计 (CAD) 和计算机辅助制造 (CAM) 技术制造，可精确计算材料刚度和重心。随着如此先进的科学被大量用于网球拍，毫无疑问，具有古怪特征的新型号将继续开发。今天的趋势是更轻、更大的球拍，由于先进的材料工程，这些都是可行的。