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塑料齒輪成為注塑加工的大趨勢(shì)
齒輪傳動(dòng)是傳遞機(jī)器動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的一種主要形式。齒輪工業(yè)是機(jī)械工業(yè)中技術(shù)最密集、資金最密集的產(chǎn)業(yè)。我國(guó)齒輪工業(yè)主要包括三部分:車(chē)輛齒輪傳動(dòng)制造、工業(yè)齒輪傳動(dòng)制造和齒輪裝備制造。 塑料齒輪成為注塑加工的大趨勢(shì)。
2009年，中國(guó)齒輪、傳動(dòng)和驅(qū)動(dòng)部件制造業(yè)經(jīng)受住了國(guó)際金融危機(jī)的不利影響，行業(yè)繼續(xù)保持了穩(wěn)定增長(zhǎng)，雖然增速較上年大幅下滑，但在美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家受金融危機(jī)影響導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)銷(xiāo)售額減少的環(huán)境下，中國(guó)齒輪、傳動(dòng)和驅(qū)動(dòng)部件制造業(yè)的平穩(wěn)增長(zhǎng)仍然受到了全球矚目，中國(guó)已經(jīng)成為全球齒輪等傳動(dòng)設(shè)備生產(chǎn)大國(guó)。
齒輪、傳動(dòng)和驅(qū)動(dòng)部件是機(jī)械設(shè)備中最基本的零件之一，各國(guó)都有數(shù)量眾多的企業(yè)生產(chǎn)齒輪零部件。在國(guó)外，傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)零件的生產(chǎn)均以專(zhuān)業(yè)化為主，一般企業(yè)規(guī)模為中、小型，人員在數(shù)十至數(shù)百人；也有很多企業(yè)是全球性的，在世界各國(guó)有他們的生產(chǎn)、銷(xiāo)售和服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)；另外一些傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)零件公司是大集團(tuán)公司的一部分。中國(guó)現(xiàn)在已躋身世界傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)零部件生產(chǎn)大國(guó)之列，但主要以中低端產(chǎn)品為主。目前，傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)零部件全球市場(chǎng)份額最大的幾個(gè)國(guó)家或地區(qū)為德國(guó)、北美、日本、韓國(guó)，及意大利、法國(guó)等一些歐洲國(guó)家以及中國(guó)。
我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，給我國(guó)齒輪、傳動(dòng)和驅(qū)動(dòng)部件行業(yè)帶來(lái)發(fā)展機(jī)遇，日益增長(zhǎng)的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求，帶動(dòng)了整個(gè)行業(yè)的迅速發(fā)展，使行業(yè)產(chǎn)能快速增加，生產(chǎn)總量大幅度提高。
齒輪模具的應(yīng)用范圍大致可分為三個(gè)方面：塑料齒輪用模具、粉末冶金齒輪用模具和精鍛錐齒輪用模具。其中，塑料齒輪用模具的需求量比較大。齒輪的主要用處有兩個(gè)，一個(gè)是傳遞運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)是傳遞動(dòng)力。目前國(guó)內(nèi)塑料齒輪主要被用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)，而美國(guó)現(xiàn)在在傳遞動(dòng)力的選擇上，也越來(lái)越多地采用塑料齒輪。這是因?yàn)樗芰淆X輪有很多優(yōu)點(diǎn)，比如傳動(dòng)噪聲低、能夠吸振、自潤(rùn)滑等等，而且塑料齒輪可以開(kāi)模加工，生產(chǎn)效率高。應(yīng)該說(shuō)，塑料齒輪在齒輪行業(yè)的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越多，這是一個(gè)世界性趨勢(shì)。
目前中低檔的齒輪模具在國(guó)內(nèi)都能生產(chǎn)，高檔的齒輪模具多依靠進(jìn)口。國(guó)內(nèi)專(zhuān)門(mén)做齒輪模具的工廠(chǎng)不多，大都由齒輪廠(chǎng)自己做齒輪模具，齒輪廠(chǎng)往往設(shè)一個(gè)工段或一個(gè)車(chē)間來(lái)承擔(dān)這項(xiàng)工作。在精鍛錐齒輪方面，株齒、江蘇飛船、太平洋精鍛等企業(yè)制造的錐齒輪模具在齒輪模具行業(yè)里是比較好的，其精鍛錐齒輪的質(zhì)量也較高。在塑料齒輪方面，總體來(lái)說(shuō)，塑料齒輪及其模具主要分布在兩個(gè)區(qū)域，一是浙江寧波，這里有340多家塑料齒輪廠(chǎng)，也是我國(guó)最大的塑料齒輪模具生產(chǎn)基地；另一個(gè)就是深圳寶安，以港資企業(yè)為主，產(chǎn)品精度較高，主要用來(lái)外銷(xiāo)。
縱觀我國(guó)齒輪模具現(xiàn)狀，可謂喜憂(yōu)參半。喜的是齒輪模具生產(chǎn)已有一定基礎(chǔ)，且塑料齒輪發(fā)展的大趨勢(shì)會(huì)給齒輪模具帶來(lái)更大的市場(chǎng)空間；憂(yōu)的是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)齒輪模具的水平與世界先進(jìn)水平還有一段距離，而且在齒輪行業(yè)尤其是塑料齒輪行業(yè)大發(fā)展的趨勢(shì)下，國(guó)內(nèi)對(duì)市場(chǎng)變化的反應(yīng)不夠敏銳，配套研究難以跟上市場(chǎng)需求.
國(guó)際上，齒輪裝置正沿著小型化、高速化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展.特殊齒輪的應(yīng)用、行星齒輪裝置的發(fā)展、低振動(dòng)、低噪聲齒輪裝置的研制是齒輪設(shè)計(jì)方面的一些特點(diǎn).為達(dá)到齒輪裝置小型化目的，可以提高現(xiàn)有漸開(kāi)線(xiàn)齒輪的承載推力。各國(guó)普遍采用硬齒面技術(shù)，提高硬度以縮小裝置的尺寸；也可應(yīng)用以圓弧齒輪為代表的特殊齒形。英法合作研制的艦載直升飛機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)采用圓弧齒輪后，使減速器高度大為降低。隨著船舶動(dòng)力由中速柴油機(jī)代替的趨勢(shì)，在大型船上采用大功率行星齒輪裝置確有成效；現(xiàn)在冶金、礦山、水泥一軋機(jī)等大型傳動(dòng)裝置中，行星齒輪以其體積小、同軸性好、效率高的優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用愈來(lái)愈多。
齒輪制造工藝的發(fā)展很大程度上表現(xiàn)在精度等級(jí)與生產(chǎn)效率的提高。自七十年代以來(lái)各種齒輪的制造精度，普遍提高一級(jí)左右，有的甚至2～3級(jí)。一般低速齒輪精度由過(guò)去的8～9級(jí)提高到7～8級(jí)。機(jī)床齒輪由6～8級(jí)提高到4～6級(jí).軋機(jī)齒輪由7～8級(jí)提高到5～6級(jí)。對(duì)于模數(shù)不大的中小規(guī)格齒輪，由于高性能滾齒機(jī)的開(kāi)發(fā)，加上刀具材料的改善，滾齒效率有了顯著提高。采用多頭滾刀，可達(dá)到的切削速度為90m/s。如用超硬滾刀加工模數(shù)3左右的調(diào)質(zhì)鋼齒輪，切削過(guò)度可達(dá)200m／s，提高插齒效率，要受到插齒機(jī)刀具往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的限制。最近在開(kāi)發(fā)采用刀具卸載，使用靜壓軸承，增強(qiáng)刀架與立柱剛性等新結(jié)構(gòu)后，效率有明顯提高。新型插齒機(jī)的沖程數(shù)可達(dá)到2000次／分。齒輪用鋼的發(fā)展趨勢(shì)；一是含Cr，Ni，Mo的低合金鋼；二是硼鋼；三是碳氮共滲用鋼；四是易切削鋼。由于我國(guó)缺乏Ni、Cr，常用20CrMnTi滲碳鋼或用含硼加稀土鋼。重型機(jī)械常用18CrMnNiMo滲碳鋼或中碳合金鋼。機(jī)床行業(yè)食用40Cr，38CrMoAl等鋼以及高速齒輪用25Cr2MoV鋼進(jìn)行氮化。
信息化趨勢(shì)方面：
人們利用計(jì)算機(jī)能對(duì)各種可能的設(shè)計(jì)方實(shí)進(jìn)行計(jì)算、分析和比較，并通過(guò)優(yōu)選，取得較為理想的結(jié)果。例如在分析齒面接觸區(qū)，求嚙合線(xiàn)與相對(duì)速度夾角中，對(duì)彈流潤(rùn)滑計(jì)算以及幾何參數(shù)計(jì)算等方面編制了程序。還有，在齒輪修形計(jì)算與齒輪承載能力計(jì)算方面都編有程序。我國(guó)已編制了GB3480-83漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪承載能力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的程序軟件。供生產(chǎn)應(yīng)用.在齒輪加工方面，可以利用計(jì)算機(jī)控制整個(gè)切齒過(guò)程.使制造質(zhì)量穩(wěn)定可靠。目前，國(guó)內(nèi)在研究應(yīng)用微機(jī)對(duì)弧齒錐齒輪的切齒調(diào)整卡進(jìn)行計(jì)算，可對(duì)加工偏差及時(shí)調(diào)整，使齒面接觸達(dá)到比較理想的位置，并大大提高了工效。此外，根據(jù)數(shù)控原理，應(yīng)用微機(jī)對(duì)環(huán)面蝸桿螺旋齒面進(jìn)行拋物線(xiàn)修形，已經(jīng)應(yīng)用于生產(chǎn)。雖然這方面的工作在國(guó)內(nèi)還處于起步階段，但它對(duì)提高齒輪制造質(zhì)量和技術(shù)水平具有重要意義。
模具行業(yè)專(zhuān)家羅百輝認(rèn)為，制訂齒輪模具標(biāo)準(zhǔn)的有效途徑應(yīng)考慮行業(yè)協(xié)會(huì)之間的合作，行業(yè)協(xié)會(huì)應(yīng)該把標(biāo)準(zhǔn)建立、統(tǒng)一起來(lái)。除大連理工、華南理工等幾所大學(xué)在研究齒輪模具之外，如今已沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的研究所在做這項(xiàng)工作。集中齒輪行業(yè)以及一些大學(xué)研究機(jī)構(gòu)的力量，做些工藝裝備、塑料內(nèi)在變形規(guī)律等方面的集成研究及合作，是相關(guān)協(xié)會(huì)與部門(mén)當(dāng)前迫切需要做的工作。成立“小模數(shù)齒輪工作委員會(huì)”就是為了集中探討并解決小模數(shù)齒輪生產(chǎn)中存在的問(wèn)題。如今，世界上最先進(jìn)最完備的齒輪模具標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)數(shù)美國(guó)，中國(guó)齒輪模具應(yīng)該借鑒美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)發(fā)展的需要，逐步建立起自己的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。具體來(lái)說(shuō)，就是要把一些做得較好的企業(yè)的廠(chǎng)標(biāo)進(jìn)行提升，結(jié)合國(guó)外的先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，變成我國(guó)的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這樣通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范市場(chǎng)，將能較好地促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。
從整個(gè)行業(yè)來(lái)講，齒輪模具的聲音很小，而且處于自發(fā)狀態(tài)，而相關(guān)專(zhuān)業(yè)協(xié)會(huì)的成立正是為改變這種狀況。但成立協(xié)會(huì)僅僅是第一步，接下來(lái)就要模具行業(yè)專(zhuān)家羅百輝認(rèn)為，制訂齒輪模具標(biāo)準(zhǔn)的有效途徑應(yīng)考慮行業(yè)協(xié)會(huì)之間的合作，行業(yè)協(xié)會(huì)應(yīng)該把標(biāo)準(zhǔn)建立、統(tǒng)一起來(lái)。除大連理工、華南理工等幾所大學(xué)在研究齒輪模具之外，如今已沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的研究所在做這項(xiàng)工作。集中齒輪行業(yè)以及一些大學(xué)研究機(jī)構(gòu)的力量，做些工藝裝備、塑料內(nèi)在變形規(guī)律等方面的集成研究及合作，是相關(guān)協(xié)會(huì)與部門(mén)當(dāng)前迫切需要做的工作。成立“小模數(shù)齒輪工作委員會(huì)”就是為了集中探討并解決小模數(shù)齒輪生產(chǎn)中存在的問(wèn)題。如今，世界上最先進(jìn)最完備的齒輪模具標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)數(shù)美國(guó)，中國(guó)齒輪模具應(yīng)該借鑒美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)發(fā)展的需要，逐步建立起自己的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。具體來(lái)說(shuō)，就是要把一些做得較好的企業(yè)的廠(chǎng)標(biāo)進(jìn)行提升，結(jié)合國(guó)外的先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，變成我國(guó)的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這樣通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范市場(chǎng)，將能較好地促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。
縱觀我國(guó)齒輪模具現(xiàn)狀，可謂喜憂(yōu)參半。喜的是齒輪模具生產(chǎn)已有一定基礎(chǔ)，且塑料齒輪發(fā)展的大趨勢(shì)會(huì)給齒輪模具帶來(lái)更大的市場(chǎng)空間；憂(yōu)的是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)齒輪模具的水平與世界先進(jìn)水平還有一段距離，而且在齒輪行業(yè)尤其是塑料齒輪行業(yè)大發(fā)展的趨勢(shì)下，國(guó)內(nèi)對(duì)市場(chǎng)變化的反應(yīng)不夠敏銳，配套研究難以跟上市場(chǎng)需求。
