齒輪行業發展戰略與目標
發布時間：
2015-03-25 09:44
文章內容來源于《中國齒輪工業年鑒2014》第一章 綜述 1.1我國齒輪行業發展戰略與目標，詳細信息請查閱《中國齒輪工業年鑒2014》版。
作為核心機械基礎件，齒輪是重大裝備和主機的核心和基礎，廣泛應用于汽車、能源裝備、航空航天、高速列車、海洋工程、智能制造裝備等行業和領域，其質量和性能決定了裝備的性能和可靠性。《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年)》將齒輪等基礎件列為第26優先主題；國務院《裝備制造業調整和振興規劃》不但把汽車變速器列為九大產業的重點項目，而且明確要提升高精度齒輪傳動裝置等基礎部件的制造水平。
一、發展現狀
齒輪產業已成為機械通用基礎件中規模最大的產業。在裝備制造業快速發展的拉動下，我國齒輪產業得到了迅速發展，形成了門類齊全、能滿足主機行業一般配套需求的生產體系，為裝備制造業發展提供了重要的支撐和保障。規模以上齒輪制造企業1000多家，骨干齒輪企業300多家，重點企業的產量、銷售額占全行業的75%以上。2013年齒輪產品的銷售額達到2080億元，約占機械通用零部件總銷售額的60.5%。
關鍵技術研究不斷深入，產品配套能力不斷增強。近年來，圍繞風電、船舶、高速列車等裝備用高端齒輪產品以及汽車自動變速器展開研究，部分研究取得重大突破，不少成果已經實現產業化，不少產品滿足了我國重點工程和重大裝備的配套需求。例如，北京維艾迪汽車科技有限公司等研發的汽車活齒無級變速器，技術上有重大創新，正在進行產業化研究；鄭州機械研究所等單位研發的百萬千瓦核電站循環泵用大型行星齒輪箱已經實現小批量生產，能夠替代進口；南京高精傳動設備制造集團公司開發的兆瓦級風電齒輪箱已經大批量生產，不但基本滿足國內市場需求，而且產品已批量出口。
我國高端齒輪產品仍需要大量進口，進出口逆差居高不下。雖然我國齒輪產品正經歷從中低端向高端的轉變，少數高端產品已達到國際先進水平。但是，我國齒輪產品在功率密度、可靠性和壽命上與國際先進水平仍存在較大差距，汽車自動變速器、機器人RV減速器、高鐵齒輪傳動裝置、工程機械變速箱等高端齒輪產品仍依賴進口，對外貿易逆差居高不下。2013年我國齒輪產品進口額高達135.76億美元，貿易逆差高達82.61億美元。
二、存在的主要問題
1.基礎研究和基礎數據匱乏
缺乏對齒輪材料的疲勞極限應力、金相組織圖譜等相關的基礎試驗研究，缺乏新齒形研究、載荷譜測試、加工工藝研究等基礎研究，使得產品設計和制造缺少數據支撐。另外，專業軟件開發和應用滯后，多學科綜合設計技術和手段落后。
2.缺乏技術創新和試驗測試服務平臺
一是缺乏面向全行業的齒輪共性技術和前沿技術研究開發、重要科技成果轉化及工程化應用研究的創新平臺；二是缺乏為行業提供產品性能試驗測試的服務平臺，缺乏指導齒輪及其傳動裝置設計、制造改進和可靠性提升的測試評價服務體系。
3.自主創新能力薄弱，核心技術受制于人
齒輪行業自主創新能力薄弱已成為發展中的突出矛盾，產業核心技術匱乏已成為制約產業結構調整的關鍵瓶頸。我國高性能齒輪產品制造能力不足，高端產品大量依賴進口，核心技術受制于人。與國外先進水平相比，齒輪產品研發周期是國外同類產品的2～3倍，新產品貢獻率為國外的1/10，總體技術水平落后國外10年左右。
4.產業結構不合理，中低端產品產能嚴重過剩
齒輪行業中低檔產品約占比90%，高檔產品僅占10%，低層次重復建設、同質化惡性競爭逐漸加劇,中低端產品產能嚴重過剩而形成競爭激烈，致使相當一部分企業同業之間互相壓價，使許多小企業難以形成自主創新能力，處于生存的邊緣。
5.中小企業融資難,稅費負擔重
中小型齒輪企業面臨著融資困難、稅費負擔重等困境，致使抗風險能力極弱，企業發展舉步維艱。
6.齒輪產品生產效率低，質量穩定性差
盡管我國進口了不少高檔齒輪制造裝備，但由于刀具和裝備使用、制造工藝、生產管理等方面的差距，造成產品的質量穩定性差，生產效率低，能耗高。
7.標準化工作亟待加強
我國齒輪行業因標準化投入少等原因，造成適用標準少，貫標率低，不能滿足產業發展的需要。我國大多數齒輪標準從國外標準轉化而來，基礎數據缺乏驗證，一些關鍵數據與國內技術水平不相適應。
8.高層次技術人員匱乏，人員素質亟待提升
齒輪產業是技術和資金密集型產業，目前高層次開發人員、工藝人員和技術工人普遍缺乏，人員素質亟待提升。其主要原因，一是目前高等院校極少設有齒輪專業，高職高專也很少具備培養齒輪機加工和熱處理人員的條件，而且絕大多數學生實習流于形式，使得學生參加工作時幾乎沒有掌握齒輪方面的知識和技術；二是全行業缺乏人才在職培養、培訓的環境和條件，而且齒輪技術人員和技術工人的培養周期較長。
三、發展趨勢
1．齒輪基礎數據庫不斷完善
由于齒輪產品設計和制造缺乏關鍵支撐數據，導致我們的產品在功率密度、可靠性、振動噪聲等指標上與國外差距很大。因此，齒輪材料的疲勞極限應力、金相組織圖譜、載荷譜、制造工藝參數等基礎數據庫將不斷更新完善。
2．設計與制造技術發展趨勢
為解決我國齒輪產品壽命短、功率密度低、可靠性低等問題，機電液復合傳動設計技術、功率分流與余度設計技術、減振降噪技術、抗疲勞制造技術、齒坯近凈成形技術、齒輪干切及超硬加工技術、齒輪輪齒精密修形技術與齒輪熱處理畸變控制技術等關鍵技術將成為發展趨勢。
3．密封與潤滑技術發展趨勢
除了研究液體潤滑技術外，固體潤滑、氣體潤滑及自潤滑技術將成為特種齒輪傳動潤滑技術的突破點；優性能、長壽命密封技術和密封件的開發及應用將成為未來密封技術研發的重點。
4．齒輪產品發展趨勢
隨著我國高端裝備水平的不斷提升，主機對配套齒輪性能的要求越來越高，齒輪產品不僅需要滿足高強度，還要能在惡劣的工況下具備高可靠性，因此未來齒輪產品將向著高精度、高功率密度、高可靠性、高效率、長壽命、低噪聲、高質量穩定性的方向發展。另外，齒輪產品設計制造正向著數字化、模塊化、綠色化、智能化的方向發展，并日趨國際化。
5．齒輪制造裝備發展趨勢
直驅技術將推動數控機床的結構改變和性能提高，因此直驅技術的應用將越來越多。
機床高速化、加工高效化、綠色環保化是未來重要的發展趨勢。例如，滾齒切削速度提高到500～600m/min，切削走刀速度提高到20mm/r，主軸的最高轉速達到5500r/min，工作臺最高轉速達到800r/min等。
機床自動化、智能化。新型機床廣泛應用數字化技術、傳感器技術、信息技術和網絡控制技術，使得機床朝著智能化、自動化的方向發展。機床普遍配置柔性上下料裝置，使機床自動化程度進一步提高。
機床復合化、生產線化。在一臺機床上完成車削、鉆削、銑削、攻絲及滾齒加工等。
四、發展目標
到2025年，實現以下主要目標。
1.創新能力顯著增強
齒輪行業建成具有持續創新能力的技術創新體系，突破一批核心技術，形成一些國際知名品牌和專利，標準及認證體系與國際全面接軌，造就幾個具有國際競爭力的跨國企業，創新能力和國際競爭力處于國際先進水平。
2.齒輪產品配套能力和出口能力全面提升
高端齒輪產品制造能力大幅提升，產品性能和質量總體達到國際先進水平，部分達到國際領先水平，齒輪產品基本滿足國內重點裝備及大型工程配套需求。高端齒輪產品出口額顯著提升，進口額大幅降低，進出口貿易由巨額逆差變為順差。
3．產業結構得到全面優化
推進齒輪產業結構調整，2-3家企業進入齒輪世界10強，一批“專、精、特、新”企業穩步發展；提高產業集中度，形成數個具有國際競爭力的齒輪產業積聚區。
4.節能節材成效突出
齒輪近凈成形、干切削、超硬加工、超精加工等先進技術全面推廣應用，齒輪材料利用率提高35%，生產效率提高50%，能耗大幅度降低；齒輪傳動功率損耗減小30%。
五、需要突破的重點產品與技術
1.需要突破的重點產品
汽車自動變速器、混合動力與純電動汽車自動變速器；時速≥350km/h的高速機車齒輪傳動裝置；功率550kw、壽命15000h掘進機齒輪傳動裝置；傳遞功率350kw大型電液動力換檔變速器；大型露天礦挖掘機和自卸車用液力變速器；機器人精密RV減速器；無滑差大型多元變速傳動裝置；線速度≥300m/s的齒輪傳動裝置；功率6000～9000kw、壽命20年高轉速大功率齒輪調速裝置；模數＜0.05mm微型齒輪傳動裝置；軍艦和船用大型齒輪傳動裝置；壽命≥10000h軍用直升機齒輪傳動裝置，航空、航天用高端齒輪傳動裝置等。
2.需要攻克的關鍵技術
基于服役條件下的齒輪傳動裝置輕量化設計制造技術，齒輪長壽命抗疲勞制造技術，齒輪表面改性技術，齒輪傳動減振降噪技術，齒輪凈成形綠色制造技術，超硬干切技術，齒輪再制造技術，齒輪傳動裝置運行狀態智能診斷與維護技術等。
六、主要戰略舉措
1.加強自主創新，優化產業和產品結構
加強技術創新與體制機制創新，解決創新人才短缺、創新投入不足等矛盾與問題，強化企業在技術創新中的主體地位，提高企業知識產權的創造、保護、運用和管理能力。產業結構和產品結構不合理的重要原因是缺乏核心技術自主知識產權和世界知名品牌，是自主創新能力不強。
通過自主創新，促使大型企業做大做強，中小企業走“專、精、特、新”的發展道路，鼓勵小企業進入大企業進而拉長產業鏈，形成大型企業集團與中小企業優勢互補、協調發展的產業格局。齒輪產品要突破高端，做好中端，提升低端，形成合理的產品結構。
2.加強研發和服務平臺建設
依托相關科研院所和大型企業，建立國家級的齒輪基礎技術和前沿技術研究、重要新產品研發、重大科技成果工程化、技術推廣應用的創新和技術服務平臺，推進我國齒輪傳動技術發展。
利用現有檢測試驗資源，建設第三方齒輪技術公共服務平臺和齒輪產品公共檢測試驗與評價平臺，開展產品強化試驗、可靠性和壽命測試試驗、產品質量檢測及評價，形成專業化的試驗檢測和評價服務能力。
3. 推進信息化與工業化深度融合
推進企業在產品設計、生產過程、物流管理、銷售與服務管理、財務管理等環節的信息化。建立齒輪產業企業與上游供應商和下游主機企業之間持續改進、及時響應的客戶關系和供應鏈管理系統，實現產業鏈上下游信息共享和業務協作。
利用數控技術改造傳統產業，推動齒輪行業應用現代先進制造技術、智能制造技術、綠色制造技術，建立產品質量穩定的自動化、智能化制造系統和在線監測系統，提高齒輪產品品質和質量穩定性，推廣產品制造服務全生命周期的系統管理。實現信息化與工業化深度融合，培育一批兩化融合示范企業。
4.建立先進完善的齒輪標準化體系
發揮齒輪協會和齒輪標委會的作用，組織業內企業、院所、高校研究制定齒輪標準化規劃和實施方案。發揮標準化手段對規范市場的基礎性作用，加強標準制定、標準宣貫，促進齒輪新產品、新材料、新工藝的推廣應用。跟蹤國際先進技術發展趨勢，注重與國際標準接軌，積極參與國際標準制、修訂工作，從整體上提升行業水平，促進自主創新產品進入國際市場。加強產需企業間的溝通交流，實現齒輪上下游的標準對接，保證標準要求的協調一致性。另外，既要將有代表性的標準推向國際，又要加快國外先進標準向國內轉化。
5.解決中小企業融資難問題
發揮齒輪協會及創新服務平臺的作用，整合行業資源，尋求政府與金融機構的支持，通過做好以下工作，解決中小企業融資難問題。一是提高中小企業自身素質，加強信用制度建設；二是建立齒輪行業發展基金，開發適合中小企業的金融工具；三是加大對中小企業的財稅扶持力度；四是加快中小企業技術進步和結構調整，支持中小企業提高技術創新能力和產品質量，支持中小企業采用新技術、新工藝、新設備、新材料進行技術改造，鼓勵中小企業與大型企業開展多種形式的經濟技術合作，建立穩定的供應、生產、銷售等協作關系。
[撰稿人：鄭州機械研究所 王長路 王偉功 審稿人：王聲堂]
王長路，研究員，博士生導師，鄭州機械研究所副所長，鄭州高端裝備與信息產業技術研究院院長，國務院政府特貼專家、國家科學技術獎勵評審專家、中國機械工業科學技術獎評審專家，全國齒輪標準化技術委員會主任委員、中國機械通用零部件工業協會副理事長、齒輪分會（CGMA）副會長兼秘書長、中國機械工程學會機械傳動分會副主任委員、齒輪行業生產力促進中心主任、河南省鑄鍛工業協會副會長、河南省機械工程學會副理事長、河南省學位委員會委員、《機械強度》核心期刊主編。主持完成國家級科研項目12項，省部級科研項目15項，獲得科技獎勵28項，發表論文47篇，出版專著5部。
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