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中国齿轮制造产业:塑料齿轮成为一种大趋势

发布时间:2015-12-02

2009年,中国齿轮、传动和驱动部件制造业经受住了国际金融危机的不利影响,行业继续保持了稳定增长,虽然增速较上年大幅下滑,但在美、日等发达国家受金融危机影响导致产业销售额减少的环境下,中国齿轮、传动和驱动部件制造业的平稳增长仍然受到了全球瞩目,中国已经成为全球齿轮等传动设备生产大国。

齿轮、传动和驱动部件是机械设备中最基本的零件之一,各国都有数量众多的企业生产齿轮零部件。在国外,传动驱动零件的生产均以专业化为主,一般企业规模为中、小型,人员在数十至数百人;也有很多企业是全球性的,在世界各国有他们的生产、销售和服务网点;另外一些传动驱动零件公司是大集团公司的一部分。中国现在已跻身世界传动驱动零部件生产大国之列,但主要以中低端产品为主。目前,传动驱动零部件全球市场份额最大的几个国家或地区为德国、北美、日本、韩国,及意大利、法国等一些欧洲国家以及中国。

我国国民经济的快速发展及国外发达国家产业结构的调整,给我国齿轮、传动和驱动部件行业带来发展机遇,日益增长的国内外市场需求,带动了整个行业的迅速发展,使行业产能快速增加,生产总量大幅度提高。

齿轮模具的应用范围大致可分为三个方面:塑料齿轮用模具、粉末冶金齿轮用模具和精锻锥齿轮用模具。其中,塑料齿轮用模具的需求量比较大。齿轮的主要用处有两个,一个是传递运动,另一个是传递动力。目前国内塑料齿轮主要被用来传递运动,而美国现在在传递动力的选择上,也越来越多地采用塑料齿轮。这是因为塑料齿轮有很多优点,比如传动噪声低、能够吸振、自润滑等等,而且塑料齿轮可以开模加工,生产效率高。应该说,塑料齿轮在齿轮行业的应用会越来越多,这是一个世界性趋势。

目前中低档的齿轮模具在国内都能生产,高档的齿轮模具多依靠进口。国内专门做齿轮模具的工厂不多,大都由齿轮厂自己做齿轮模具,齿轮厂往往设一个工段或一个车间来承担这项工作。在精锻锥齿轮方面,株齿、江苏飞船、太平洋精锻等企业制造的锥齿轮模具在齿轮模具行业里是比较好的,其精锻锥齿轮的质量也较高。在塑料齿轮方面,总体来说,塑料齿轮及其模具主要分布在两个区域,一是浙江宁波,这里有340多家塑料齿轮厂,也是我国最大的塑料齿轮模具生产基地;另一个就是深圳宝安,以港资企业为主,产品精度较高,主要用来外销。

纵观我国齿轮模具现状,可谓喜忧参半。喜的是齿轮模具生产已有一定基础,且塑料齿轮发展的大趋势会给齿轮模具带来更大的市场空间;忧的是国内生产齿轮模具的水平与世界先进水平还有一段距离,而且在齿轮行业尤其是塑料齿轮行业大发展的趋势下,国内对市场变化的反应不够敏锐,配套研究难以跟上市场需求.

国际上,齿轮装置正沿着小型化、高速化、标准化方向发展.特殊齿轮的应用、行星齿轮装置的发展、低振动、低噪声齿轮装置的研制是齿轮设计方面的一些特点.为达到齿轮装置小型化目的,可以提高现有渐开线齿轮的承载推力。各国普遍采用硬齿面技术,提高硬度以缩小装置的尺寸;也可应用以圆弧齿轮为代表的特殊齿形。英法合作研制的舰载直升飞机主传动系统采用圆弧齿轮后,使减速器高度大为降低。随着船舶动力由中速柴油机代替的趋势,在大型船上采用大功率行星齿轮装置确有成效;现在冶金、矿山、水泥一轧机等大型传动装置中,行星齿轮以其体积小、同轴性好、效率高的优点而应用愈来愈多。

齿轮制造工艺方面:

齿轮制造工艺的发展很大程度上表现在精度等级与生产效率的提高。自七十年代以来各种齿轮的制造精度,普遍提高一级左右,有的甚至2~3级。一般低速齿轮精度由过去的8~9级提高到7~8级。机床齿轮由6~8级提高到4~6级.轧机齿轮由7~8级提高到5~6级。对于模数不大的中小规格齿轮,由于高性能滚齿机的开发,加上刀具材料的改善,滚齿效率有了显著提高。采用多头滚刀,可达到的切削速度为90m/s。如用超硬滚刀加工模数3左右的调质钢齿轮,切削过度可达200m/s,提高插齿效率,要受到插齿机刀具往复运动机构的限制。最近在开发采用刀具卸载,使用静压轴承,增强刀架与立柱刚性等新结构后,效率有明显提高。新型插齿机的冲程数可达到2000次/分。齿轮用钢的发展趋势;一是含Cr,Ni,Mo的低合金钢;二是硼钢;三是碳氮共渗用钢;四是易切削钢。由于我国缺乏Ni、Cr,常用20CrMnTi渗碳钢或用含硼加稀土钢。重型机械常用18CrMnNiMo渗碳钢或中碳合金钢。机床行业食用40Cr,38CrMoAl等钢以及高速齿轮用25Cr2MoV钢进行氮化。

信息化趋势方面:

人们利用计算机能对各种可能的设计方实进行计算、分析和比较,并通过优选,取得较为理想的结果。例如在分析齿面接触区,求啮合线与相对速度夹角中,对弹流润滑计算以及几何参数计算等方面编制了程序。还有,在齿轮修形计算与齿轮承载能力计算方面都编有程序。我国已编制了GB3480-83渐开线圆柱齿轮承载能力计算标准的程序软件。供生产应用.在齿轮加工方面,可以利用计算机控制整个切齿过程.使制造质量稳定可靠。目前,国内在研究应用微机对弧齿锥齿轮的切齿调整卡进行计算,可对加工偏差及时调整,使齿面接触达到比较理想的位置,并大大提高了工效。此外,根据数控原理,应用微机对环面蜗杆螺旋齿面进行抛物线修形,已经应用于生产。虽然这方面的工作在国内还处于起步阶段,但它对提高齿轮制造质量和技术水平具有重要意义。

模具行业专家罗百辉认为,制订齿轮模具标准的有效途径应考虑行业协会之间的合作,行业协会应该把标准建立、统一起来。除大连理工、华南理工等几所大学在研究齿轮模具之外,如今已没有专门的研究所在做这项工作。集中齿轮行业以及一些大学研究机构的力量,做些工艺装备、塑料内在变形规律等方面的集成研究及合作,是相关协会与部门当前迫切需要做的工作。成立“小模数齿轮工作委员会”就是为了集中探讨并解决小模数齿轮生产中存在的问题。如今,世界上最先进最完备的齿轮模具标准当数美国,中国齿轮模具应该借鉴美国的标准,并根据发展的需要,逐步建立起自己的产业标准和国家标准。具体来说,就是要把一些做得较好的企业的厂标进行提升,结合国外的先进标准,变成我国的产业标准。这样通过标准来规范市场,将能较好地促进行业发展。

从整个行业来讲,齿轮模具的声音很小,而且处于自发状态,而相关专业协会的成立正是为改变这种状况。但成立协会仅仅是第一步,接下来就要模具行业专家罗百辉认为,制订齿轮模具标准的有效途径应考虑行业协会之间的合作,行业协会应该把标准建立、统一起来。除大连理工、华南理工等几所大学在研究齿轮模具之外,如今已没有专门的研究所在做这项工作。

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