让中国的齿轮越转越强

　　齿轮是工业的基本元素，它的重要性不言而喻，作为工业的象征，它被共和国的创建者设计到国徽之中，表达了要将古老的中华民族建成现代化工业国家的决心。在经过几代人的奋斗，中国已一跃成为世界制造业大国的今天，齿轮，这一悄声转动、无处不在的关键基础零部件，正经历着不断的革新与发展，当前我国正处在技术创新和产业转型升级的重要时期，中国齿轮行业的现状如何呢？它又面临着怎样的挑战与机遇？

 

　　抱着诸多疑问与期许，近日《机床商讯》杂志暨《天下机械网》记者专题采访了中国机械通用零部件工业协会齿轮分会（CGMA）副会长兼秘书长王长路，就齿轮行业的相关情况进行了深入了解，王秘书长作为行业领导和资深专家，做了精辟分析和详尽解答。

 

　　记者：王秘书长作为行业领导和资深专家，请您简述一下齿轮行业的发展现状和国家相关的产业政策。

 

　　王秘书长：我国齿轮行业规模以上制造企业1000多家，骨干企业300多家。2016年齿轮产品销售额达到2205亿元，约占机械通用零部件总销售额的61%，产业规模已经连续数年位居全球第一。我国齿轮产品正从中低端向高端转变，部分高端产品已达到国际先进水平。但是，我国汽车自动变速器、工业机器人RV减速器、时速≥350km/h高铁齿轮传动装置等高端齿轮产品仍大量依赖进口，对外贸易逆差巨大。2016年，我国齿轮产品进口额高达142.03亿美元，出口54.81亿美元，贸易逆差高达87.22亿美元。

 

　　国家发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年）》，明确关键基础件和通用部件是制造业领域优先发展的技术主题，要重点研究开发重大装备所需的关键基础件和通用部件的设计、制造和批量生产的关键技术。国家《装备制造业调整和振兴规划》提出了坚持发展整机与提高基础配套水平相结合，努力实现重大技术装备自主化，带动基础配套产品发展，把重点发展高精度齿轮传动装置作为产业调整和振兴的主要任务之一。工信部发布的《机械基础件、基础制造工艺和基础材料产业"十二五"发展规划》，明确重点发展11类机械基础件，包括超大型、高参数齿轮及传动装置等基础件。工业强基工程是"中国制造2025"五大工程之基石，决定着制造强国战略的成败，是支撑规划纲要中十大产业创新发展的基础。《工业强基工程实施指南（2016-2020 年）》明确了高精密减速器"一条龙"应用计划等内容。

 

　　记者：目前齿轮行业存在哪些主要问题？根据齿轮行业"十三五"发展规划，齿轮分会有哪些重点工作要做？ 

 

　　王秘书长：2015年，我负责编制了《中国齿轮行业"十三五"发展规划纲要》，分析了齿轮行业面临的形势和存在的主要问题，提出了齿轮行业的发展思路和发展目标，明确了重点任务与措施。

 

　　齿轮行业存在的主要问题：一是基础研究和基础数据匮乏，使得产品设计和制造缺少数据支撑；二是缺乏面向全行业的齿轮共性技术和前沿技术研究开发、重要科技成果转化及工程化应用研究的创新平台，缺乏指导齿轮及其传动装置设计、制造改进和可靠性提升的测试评价服务体系；三是齿轮行业自主创新能力薄弱，导致高端齿轮产品大量依赖进口，核心技术受制于人；四是高端产品研发、制造能力不足,中低端产品产能严重过剩，同质化竞争加剧；五是齿轮产品质量及其稳定性差，产品早期故障率高，使用寿命短，可靠性低，不能满足主机配套需求；六是高层次研发和高技能人才普遍缺乏，整体人员素质亟待提升；七是齿轮行业不少中小型企业陷入融资困难、税费负担重等困境，抗风险能力很弱。

 

　　齿轮分会将重点组织开展如下工作：一是攻克齿轮传动减振降噪技术、齿轮传动装置轻量化设计制造技术、齿轮表面改性技术、齿轮近净成形绿色制造技术等一批核心技术，二是突破工业机器人精密减速器、时速≥350km/h高速机车齿轮传动装置、盾构机与TBM重载减速器、汽车自动变速器等一批关键产品，三是持续推进两化融合与改造升级，四是逐步建立比较完善的齿轮研发服务平台，五是实施质量和品牌战略，六是实施齿轮标准化战略，七是实施齿轮钢品质提升专项，八是协助解决中小微企业融资难问题。

 

　　记者：我国是齿轮产销大国，但齿轮产品在使用寿命和可靠性等方面与国际先进水平还有很大差距。据说应用齿轮抗疲劳制造技术能够改变这种局面，请简单介绍齿轮抗疲劳制造技术的主要内容及应用效果。 

 

　　王秘书长：与国际先进水平相比，我国齿轮产品在功率密度、使用寿命和可靠性等方面确实还有很大差距。我们可以通过实施齿轮抗疲劳制造来解决这方面的问题。抗疲劳制造技术的主要内容及使用效果：一是材料冶金质量控制技术，用于提高材料的纯净度、均匀性和稳定性，提高疲劳极限应力，从源头减小材料缺陷影响和降低材料应力集中的敏感性；二是抗疲劳设计技术，用于从设计上解决零件应力集中问题；三是抗疲劳机加工技术，用于改变变质层的微结构、微力学性能和表面完整性；四是精密热处理技术，用于细化材料晶粒和组织结构，获得高品质的内在质量和高表面硬度，减小热处理变形；五是表层硬化、喷丸强化、滚压强化、激光冲击强化以及复合强化技术，用于表层强化改性；六是抗疲劳装配、疲劳寿命评价与试验技术等。总之， 应用抗疲劳制造技术能够大幅度提高齿轮的可靠性、寿命和功率密度，实现轻量化。航空材料研究院赵振业院士的团队开发应用抗疲劳制造技术，可以使齿轮和轴承的使用寿命提高10倍以上。

 

　　记者：齿轮检测设备主要有哪些？一般有哪些齿轮无损检测方法？ 

 

　　王秘书长：齿轮检测设备主要分为CNC齿轮测量中心、齿轮啮合测量仪、齿轮在线测量分选机、超精密三坐标测量机、激光齿轮测量仪五大类。目前国内齿轮检测仪器以CNC齿轮检测中心为主，大模数齿轮检测以精密三坐标测量机为主，齿轮啮合测量仪应用较少，齿轮在线测量分选机应用也较少。目前精密CNC测量中心以进口产品为主，国产CNC测量中心较少。齿轮啮合测量仪分为单啮仪和双啮仪两类，其中双啮仪应用较多。国内应用较多的齿轮双面啮合测量仪是哈量集团的3100、3101系列产品，哈尔滨精达JS系列产品、成都量具刃具厂的SNY-3型产品。齿轮在线测量分选机主要用于批量生产齿轮的检测，国外此类检测设备有日本大阪精机AG系列齿轮分选测量系统、美国Hommel齿轮分选测量机和美国ITW4900齿轮在线快速分选机。哈量集团与北京工业大学合作研制了3510型齿轮在线测量机。精密三坐标测量机主要有海克斯康三坐标测量机、蔡司适用于大齿轮测量的MMZ T三坐标测量机、温泽的旗舰产品LH系列桥式三坐标测量机、西安爱德华三坐标测量机等。

 

　　齿轮无损探伤可分为超声波探伤、磁粉探伤和着色探伤三大类。齿轮超声波探伤主要针对大型齿轮铸锻件内部缺陷进行探伤。齿轮磁粉探伤是检测齿面及近齿面的裂纹、夹渣等表面缺陷。齿轮着色探伤也是检验齿轮表面缺陷痕迹的一种无损检测方法。

 

　　记者：近年来，我国关键齿轮技术和高端齿轮产品取得了那些突破？未来齿轮行业的发展目标是什么？

 

　　王秘书长：近年来，我国一些关键齿轮制造技术和高端齿轮产品取得了突破，其中不少已经达到国际先进水平。例如，三峡升船机用铸造齿条关键制造技术研究取得重大突破，解决了大型铸钢齿条感应淬火齿根开裂的世界性难题；攻克了核电站循环泵大型行星齿轮箱多项关键技术，实现了该类齿轮箱的批量生产；多兆瓦风电增速齿轮箱、大型船用齿轮箱和海洋装备大模数齿轮齿条关键制造技术达到国际先进水平。目前，我国核电站循环泵齿轮箱已经替代进口，能够满足我国核电装备配套需求；兆瓦级风电增速箱不仅满足了我国风电产业配套，还实现了批量出口。2014年～2017年，有3项齿轮项目获得国家科技进步奖，分别是"高端重载齿轮传动装置关键技术及产业化"项目荣获2014年度国家科技进步二等奖，"前置前驱8挡自动变速器（8AT）研发及产业化"项目荣获2016年度国家科技进步一等奖，"高铁列车用高可靠齿轮传动系统"项目荣获2017年度国家科技进步二等奖。同时，还必须看到我国还有不少高端齿轮产品依然大量依赖进口，如：工业机器人精密减速器、盾构机主减速器、大飞机齿轮产品、重型直升机主旋翼减速器等。 未来5～10年，我国齿轮行业将实现如下目标。一是创新能力显著增强，齿轮行业建成具有持续创新能力的技术创新体系，突破一批核心技术，形成一些国际知名品牌和专利，标准及认证体系与国际接轨，造就几个具有国际竞争力的跨国企业，创新能力和国际竞争力处于国际先进水平；二是齿轮产品配套能力和出口能力全面提升，高端齿轮产品制造能力大幅提升，产品性能和质量总体达到国际先进水平，部分达到国际领先水平，齿轮产品基本满足国内重点装备及大型工程配套需求，进出口贸易由巨额逆差变为顺差或基本持平；三是2-3家齿轮企业进入世界齿轮10强，一批"专、精、特、新"企业稳步发展；四是提高产业集中度，形成数个具有国际竞争力的齿轮产业积聚区；五是节能节材成效突出，齿轮近净成形、干切削、超硬加工、超精加工等先进技术全面推广应用，齿轮材料利用率提高35%，生产效率提高50%，能耗大幅度降低，齿轮传动功率损耗减小30%以上。

 

　　记者：李克强总理多次提出要有创新思维和品牌意识，请介绍一下齿轮行业这两方面的情况。

 

　　王秘书长：创新思维是指以新颖的方法解决问题的思维过程，通过这种思维能突破常规思维的界限，以超常规甚至反常规的方法、视角去思考问题，提出与众不同的解决方案，从而产生新颖的、独到的思维成果。近年来，面对日新月异的技术发展和社会变革，齿轮分会大力提倡创新思维，通过培训、企业家论坛等方式提高企业家的创新思维能力。例如，在互联网+、大数据、云计算等科技不断发展的背景下，我在行业大会和企业家论坛上多次讲解互联网+带来的机遇与挑战，强调企业家要有互联网思维，要有发展的眼光，敢于求变求新，能够不断抓住新机遇。

 

　　品牌意味着高质量、高信誉、高效益、低成本，品牌既是企业的无形资产，又是企业形象的代表，更是一笔巨大的财富。品牌意识是一个企业对品牌和品牌建设的基本理念，是企业对其产品自觉维护并创成名牌的意识。齿轮协会注重企业品牌和品牌意识的培育，在行业推进质量标杆和领先企业示范活动，推进卓越绩效、六西格玛、精益生产等先进生产管理模式的应用，着力营造质量强国、品牌兴业的文化氛围，既要培育跨越国界、具有广泛知名度和美誉度的顶级品牌，

 

　　又要培育国内名优品牌，走向"一厂一品牌、一品一创新"。齿轮行业涌现了一批著名品牌，例如，"南高齿"、"法士特"和"双环传动"已经分别成为全球风电齿轮箱、重型汽车变速器以及汽车与工程机械齿轮的著名品牌。

 

　　记者：为响应习总书记"一带一路"的战略布署，国内各行业纷纷走出国门，抓住 这一空前的发展机遇，请问齿轮行业主要有哪些行动？

 

　　王秘书长："一带一路"战略是党中央、国务院着力构建更全面、更深入、更多元的对外开放格局，审时度势提出的重大倡议，对于我国加快形成崇尚创新、注重协调、倡导绿色、厚植开放、推进共享的机制和环境具有重要意义。齿轮行业面对这一前所未有的机遇，主要采取了下面几方面的行动。一是通过组织考察和专题会议的形式，分析研究"一带一路"带来的市场机遇，主要研究工程机械、核电、交通运输、建材等行业的市场机遇；二是研究国际国内相关标准，进行标准培训，奠定"走出去"的基础；三是建设国家"齿轮强度与可靠性试验检测技术基础公共服务平台"，完成齿轮关键共性制造技术基础数据库和检测技术服务体系建设，支撑齿轮技术和产品创新；四是推动齿轮行业应用现代先进制造技术、智能制造技术，建立产品质量稳定的自动化、智能化制造系统和在线监测系统，提高齿轮产品品质和质量稳定性，满足"一带一路"对高端齿轮产品和服务的需求；五是鼓励企业走出国门开疆拓土，如法士特在泰国建厂和南高齿布局德国杜伊斯特等。

 

　　记者：如何有效解决行业中存在的恶性竞争问题？分会在行业自律上和压缩低端 产能上都做了哪些有益的工作？

 

　　王秘书长：针对齿轮行业高端产能不足、中低端产能严重过剩导致竞争异常激烈的现状，齿轮分会主要采取如下措施进行行业自律和压减低端产能。一是加强行业自律，制定行业规则和相关标准，实施行业监督，抵制低质低价产品；二是发挥市场引导作用，推进齿轮供给侧改革；三是培养 "专、精、特、新"小巨人企业，构筑企业独特的优势，避免同质化竞争；四是积极推进兼并重组，鼓励小企业进入大企业进而拉长产业链，形成大型企业集团与中小企业优势互补、协调发展的格局；五是推进技术改造，淘汰落后产能。