校企合作生产滚珠丝杆副项目报告
一、认识滚珠丝杆副
1、滚珠丝杆副定义：“滚珠丝杠副（Ball Screw，以下简称BS)是由滚珠丝杠、滚珠螺母（组件）和滚珠组成的部件。它可以将旋转运动变为直线运动，或者将直线运动（推力）转变为旋转运动”。（国家标准GB/T17587）。BS不但是各类数控装备的核心功能部件，而且还是机械工业领域中资本密集型和技术密集型的重要通用零部件。它具备标准化、系列化、通用化的特征，其最佳生产方式为高集中度的专业化、大批量生产。在装备制造领域，BS也是符合21世纪生态环保理念的绿色产品、机械制造业的重要基础元部件。产品的功能决定了它的价值和生命力，从某种意义上说，BS的功能成就了滚动功能部件这个常青产业。
2、滚珠丝杆副的应用领域：
BS是应用面很广、产业化程度较高的产品。
早在100多年前就出现了滚珠螺旋传动的专利发明，但真正在工业中的应用是从20世纪30～40年代开始的，美国最早将BS用于汽车转向机构。事实上，包括BS在内的关键功能部件的产业化水平和市场普及率，可以从一个侧面反映国家的现代化工业水平。
在装备制造业的各个领域，根据主机使用性能和工况条件，采用BS时应对其功能有所侧重、有所取舍。
（１）. 用于各类精密机床、数控机床（装备）的μm级精密坐标定位 一直以来，在各种数控机床的线性伺服驱动系统中，精密BS总处于主流产品的地位。
（2）. BS的高dn值和卓越的高速特征有力推动数控机床（装备）实现高速化 精密高速滚珠丝杠副目前主要用于Ｖmax＝50～100m/min、加速度0.8～1.0g、行程范围＜3m的高速加工中心和高速数控机床，它既完成高速推进又实现精密定位。而大导程（φ＝9°～17°）、超大导程（φ≥32°）滚珠丝杠副则用于完成快速驱动的场合。例如，CNC高速冲压机床、工业机器人、CN自动绘图机、造波水槽的快速驱动装置、地面模拟训练设备、天体卫星望远镜的快速控制机构等。采用BS实现高速化，具有能耗小、成本低、性价比高的优势。
（3）. BS的同步驱动功能使其在许多机械装备中得到巧妙应用
例如，空港对接登机桥、大型舞台升降机构、电动注塑机双轴同步驱动系统、材料试验机、龙门式数控装备等。在波音747飞机两主翼的后侧，各有一排活动襟翼，当飞机起飞和下降时用来调节迎风角的襟翼控制系统，配置有
2×8的套空心高强度滚珠丝杠副，它们在同一指令下同步完成迎风角的控制。
（4）. 在航空、航天领域的应用
用于航空、航天领域的机械零部件要求具有高可靠性、轻量化以及高度的环境适应性，而BS对特殊恶劣环境的适应能力使它在这个领域大展宏图。美、英、法、德等国用于这个领域的BS产品大约占市场份额的30％左右（包括定期强制更换的备件）。由于需求量大，对产品的质量和可靠性要求很高，大都有专门的工厂生产，其所用材料、工艺及装备、特殊检测手段都与一般BS有很大区别，生产过程和产品质量都要经过航空航天质检部门的严格认证。
近年，随着飞机的大型化、高性能化及高速化，对BS的应用有增无减。除前述襟翼的同步驱动外，BS还用于喷气发动机的推力换向、燃烧喷咀位置调节、涡轮发动机透平叶片变角操纵装置、尾翼操纵等，在直升机上用于转翼俯仰控制伸缩的驱动器，军用飞机的机载雷达倾斜装置、导弹发射装置、飞行员驾座应急弹射装置等，在航天装备中，BS用于火箭发动机喷咀控制用驱动器、空间站实验操纵器、阿波罗飞行模拟器，气象及资源卫星的遥控系统等。
（5）. 在核反应堆及其他恶劣环境中的应用
核电作为清洁能源在总发电量中所占的比例正在上升。在某些核电站中（例如，A—BWR沸腾水轻水反应堆）特殊制造的BS被用于控制棒驱动系统、危急状态时的急停装置、压力管检测系统等。这类产品多为空心伸缩式结构，它们是在150～350℃的高温、无润滑和核辐射的环境中运行，所有零件均采用耐高温、耐辐射的高强度优质合金钢制造，其冷热工艺也有别于一般产品，产品质量和可靠性要求极严格。除核电站外，滚柱丝杠和行星式滚柱丝杠还用于核潜艇、核动力航母等装备。
（6）. 在重型机床、重型机械和钢铁冶金装备中的应用
在机床行业中的大型重载CNC龙门镗铣床、大型CNC车床、大型立/卧加工中心、CNC大型轧辊磨床、大型曲轴磨床等。在钢铁冶金装备中的转炉行走装置；连续铸造浇包提升装置；铸型振动装置；热轧加热炉、整边机、矫平机、垛板机、钢板剪切设备；薄板酸洗、冷轧、剪切、纵切、电解清理；钢管和线材生产设备；冶金检验与测量装置等。在塑料成形机械中，近年出现以“电”代“油”的趋势，CNC电动注塑成形机因其具有节能（约省电1/3～1/4）、节水（省水70%～80%）、定位精度高、易于实现CNC控制、降噪、不污染环境等优点，受到业界的关注和青睐，产量逐
年上升（图2）。专用于CNC电动注塑成形机的高速、高负荷滚珠丝杠副，经过“均载设计”并在产品结构、参数和制造技术上做了重大改进以适应电动注塑成形的工况要求。在航空航天领域的“超声速风洞”实验装置中，采用100多套大径重载滚珠丝杠副（?100～150）用高达12.2万kg的负荷对风洞壁（不锈钢板）按气流设计要求实施精确定位。此外，在大型电站、海港及空港设备、大型雷达装备等领域，都对大型、重载BS有需求。早年，世界上曾出现?300、长16m，自重9.5t的超长、重载“巨无霸”BS产品。
（7）. 在“高铁”等交通运输装备领域的应用
汽车工业作为国民经济的支柱产业，带动了相关产业的发展。滚珠螺旋式转向机构在汽车中用得很早、很广泛、产量很大，由于它的受力状况比较复杂，对BS的反向间隙、疲劳寿命、操作的稳定性、安全性要求很高。在汽车产业链中有专业厂大批量配套生产。由于车辆的增加，大城市的停车场已出现立体化的趋势，立体停车车库的车位升降机构已采用BS来完成对轿车的提升传送。
国家投巨资用于城铁、高铁及轨道机车的发展，我国已迈入“高铁时
代”。BS除了用于铁道专用CNC机床外，动车组、地铁列车和安全门的自动开启关闭装置；铁道轨距自动跟躁监测系统；机车底盘定期维修用大型抬举装置；高速列车轨道转辙装置等都直接采用BS产品。无论是大导程或重载荷的BS都对寿命、安全可靠性有严格要求。在造船工业中，某些轮船的可变倾角螺旋桨叶片的控制、大型造船基地的某些装备也都采用BS承担驱动功能。
（8）. 在电子设备、仪器仪表、医疗机械及微型机械中的应用
在电子设备中包括：计算机磁盘存储器、磁鼓记忆装置、纸带进给读出器、印刷电路衬底钻孔机、视频和声频设备、液晶设备、半导体装备的微进给装置等。在仪器仪表方面包括；X射线测量仪的微进给装置、反光镜进给机构、扫描显微镜的行程调节等。医疗器械中的微型医疗机械和微型机械手指、γ刀设备等。此外，在纳米技术及装备、卫星、导弹等领域都对微型BS有日益增长的需求。高效、轻快、省力的微型BS借助于小功率伺服电机完成轻载微小进给。
（9）. 驱动方式的多样性使BS在线性传动领域熠熠生辉
基于BS具有滚动摩擦副的物理特性和机械结构特征，BS其他线性传动装置比较的功能归纳：
①传动效率高、具有节能省力、增力功能。BS的摩擦系数为0.003～
0.005，当导程角φ>20°30'时，传动效率η〉90%,且正效率与逆效率基本相同,传动灵活轻快,用较小的力矩就可产生较大推力。与滑动丝杠比可节省动力1/2～3/4。
②高刚度零间隙传动和轴向精密定位功能。对P型（定位型）BS施以预加负荷Fpr（Preload）后,传动无间隙、无“爬行”、无“滞后”，运动灵活平稳，轴向刚度高，能准确执行CNC指令，实现μm级精密定位。 ③高dn值、高速化功能。dn值(d—公称直径mm，n—转速r/min)是轴承的重要特征参数，而BS传承了轴承的速度特性，近年随着科学技术的发展，BS已突破临界转速nc的制约, dn值已从7万上升到15万，最高达20万以上，使BS实现经济提速。Vmax＝120～150m/min（240m/min）。 ④按照同一指令实现双轴、多轴同步驱动的功能。所谓“同步驱动”是指在双轴、多轴转动中的BS能完成同时起动、起动后持续平稳地同步运行，其速度和位移量准确一致。
⑤高负荷大推力功能。目前BS的最大直径为?160～300，整体最大长度超过10m，额定动载荷Ca＞300kN，这使其在大型、重载机械装备的线性驱动系统中独领风骚。
⑥绿色环保、长寿命、可再制造功能。在确保产品质量、正确安装和正常运转的前提下，额定寿命L10=106转，比滑动丝杠寿命高6～10倍。当采用“自润免维修”技术还能延长寿命，减少维修次数。对于正常磨耗或因局部过载而损坏的部分零件，可实施“再制造”，使资源得到充分利用。而BS的节能、省电功能更凸显绿色产品的低碳特征。
⑦基于BS的逆传动（Backdriving）和不自锁特性，使其具备驱动方式多样化功能。借助于改变设计结构和参数（例如：改变导程Ph的大小、螺纹旋向、螺纹头数等），可实现直线运动和旋转运动的多种组合；既可以把旋转运动转化为直线驱动，也可把直线推力转化为旋转力矩；既可丝杠旋转主驱动，也可螺母旋转主驱动。
⑧对特殊、恶劣环境的适应功能。当采用特殊材料和特殊制造技术，特种BS能在低温（-50℃）、高温（400℃）、高压、真空、核辐射、有粉尘和腐蚀介质、无润滑等特殊环境下正常运行。
必须指出：BS的上述功能并非唾手可得，更不能误解为只要从市场上买来BS产品都具有上述功能。制造企业通过对产品进行优化设计才能使功能利用率最高，使其功能得到延伸和复合化。而低水平制造的克隆产品，其功能利用率就很低。高档BS产品与低档BS产品的重要区别就在于功能
利用率。
二、国内滚动功能部件行业的现状及差距
我国滚动功能部件行业生产不集中、产品品种单一、含金量偏低、尚无一个在国际上有影响力的知名品牌，已成为国产数控机床发展的瓶颈。因此，加快实现我国滚动功能部件产业化非常重要的一环。滚动功能部件产品包括：滚珠丝杠副、滚动直线导轨副、滚珠花键、滚珠导套、直线运动部件、坐标工作台、自锁器等。它们以"滚动"为特征，具有高效省能、精密定位、精密导向、对CNC指令反应快速以及传动的高速性、同步性、可逆性等功能，是数控机床和机电一体化产品不可替代的关键配套件，也是符合21世纪生态、环保理念的重要基础零部件。它们产品虽小，却集成了精密零部件制造的许多关键技术。由于它们的标准化、系列化、通用化程度很高，又有广阔的市场，十分有利于组织专业化大批量生产。
我国滚动功能部件产业与海外的主要差距是：从全球范围看，我国滚动功能部件产业虽然是制造厂商最多的国家，目前我国滚动功能部件生产企业有50家(不含台湾省)，研究院所、高校共3家，企业附属研究机构3个。生产滚珠丝杠的企业有48家，年产值可达6.5亿元，生产滚动直线导轨的企业有6家(其中4家同时生产滚珠丝杠)，年产值可达1.5亿元。在50家企业中，生产规模大、工艺装备较齐全、产量大、品种多的企业有6家，其余绝大部分企业规模小、产量不高、产品品种单一。但生产不集中、分布不合理、总产量和产值不高，除少数重点骨干企业的部分产品达到或接近国外水平外，多数企业只能生产中低档产品，且品种单一、含金量偏低，至今尚无一个在国际上有影响力的知名品牌，尚无一家上市公司.专业化生产水平不高；工艺装备和检测手段也存在低水平重复；信息化管理滞后；产业化进程缓慢；个性化服务跟不上。从产品总体水平看，我们处于发达国家名牌产品之下，发展中国家之上的中偏上水平。其中，低中档产品与国外同类产品差距较小或基本持平，但生产效率却远远低于国外。而高性能、高档次的产品（高速、高精度、特高精度、低噪??）与NSK、THK、Rexroth、HIWIN等知名企业有明显差距，成为制约国产高档数控机床发展的瓶颈。
三、市场前景预测分析
进入21世纪，我国装备制造业特别是数控机床及其关键功能部件滚珠丝杆副产业迎来发展的黄金机遇。中央高度重视这个产业的发展，《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》、《数控机床发展专项规划》给我国数控机床及其关键功能部件的发展指明了方向，将成为推动这个行业实现国产化、产业化的强大动力。
发展大型、精密、高速数控装备和数控系统及功能部件，改变大型、高档数控机床大部分依赖进口的现状，满足机械、汽车、航空航天等领域的发展需要。在《数控机床发展专项规划》中，把实现关键功能部件的产业化，使功能部件配套齐全，自给率达60％作为20xx年很显然，在国家意志的推动下，自主创新、国产化、产业化将成为今后我国滚动功能部件发展的主旋律。全方位地回顾、扫描滚滚向前的印记，使我们获得许多宝贵的启示。只要我们认清形势、抓住机遇、找准差距、理顺矛盾，就一定能够把滚动功能部件的民族产业做大做强。
四、 校企合作模式探讨
1、职业教育校企合作的现状分析
由于中国的教育现状，国家对职业教育越来越重视，温总理曾强调，中国特色的职业教育，必须服务于社会主义现代化建设，着力培养适应经济社会发展需要的高素质劳动者和技能型人才，必须满足城乡居民对职业教育的多样化需求，为他们就业创业和成才创造条件，必须与社会主义市场经济体制相适应，实行政府主导、面向市场、多元办学的机制；必须与生产劳动和社会实践紧密结合，实行灵活多样的人才培养模式，逐步形成完备的现代职业教育体系。所以，我国职业教育现有的校企合作模式，总体上来说，是基于目标导向型的人才培养合作模式，它实际上指的是在我国职业教育中为满足企业人才质量需要而进行的可以效仿的实践教学的一种样式，是在为社会教育和培训合格劳动者的目标下，开展的职业学校与企业、行业、服务部门等校外机构之间合作的标准样式。通过这些样式，将学生的理论学习与实际操作或训练紧密结合起来，以提高职业教育的质量和未来劳动者的素质，并增强企业部门与毕业生之间双向选择的可能性，最终促进社会经济发展。目前绝大多数的职业学校都在不同程度上与企业进行了合作，校企合作从理念上不容置疑，但在实践上却难有实质性的进展，因为学校所处的环境、专业的设置、双方合作的主动性、有效性等方面存在一定的差异，学校校企合作的内容、层次、形式、途径及程度等方面也必然有其特殊性。
2、校企合作的现实意义
校企合作办学模式是企业发展和参与竞争的必然要求，也是中等职业教育发展的一个重要方面，对实现职业教育又好又快的发展目标具有重大现实意义和作用。
校企合作办学体现了 “以就业为导向”的指导思想 “以服务为宗旨，以就业为导向”的办学指导思想，要求中等职业教育更新人才培养观念，
把就业放在人才培养的重要位置，切实从专业学科本位向职业岗位和就业本位转变，实现学校教育与社会就业的有效对接，而校企合作办学的模式就是贯彻这一办学指导思想的客观反映。 首先，校企合作办学模式可使中等职业学校学生获得实际的工作体验，帮助他们顺利就业。在人才市场上，诸多用人单位总希望招聘具有一定实际工作能力的人员，对毕业生就业提出了更高要求。通过校企合作、工学结合，使学生在学期间能有机会到企业实习，按照企业生产的实际和服务要求参加劳动实践，掌握一定的生产实践能力。 其次，校企合作办学使学生直接参与工作实践，有利于培养学生的劳动习惯、劳动态度和爱岗敬业、吃苦耐劳、团结协作精神，增强岗位职业感情，较早接受企业文化熏陶。同时把理论知识和实践能力融为一体，真正提高专业教育教学质量。更重要的是学生的动手能力、综合分析能力、独立完成工作的能力以及应变能力等这些职业岗位能力得到很好的培养和锻炼，弥补了学校课堂教学在这方面的不足。能够有效培养学生职业素养，提高学生职业能力，使毕业生能快速实现由学生向劳动者的角色转变。 再次，目前中职应届毕业生在谋求就业遇到的障碍之一往往是信息不对称，没能获得及时准确的就业信息，客观上导致学生要付出很大的求职时间和成本，且难找到适合自己的就业岗位。中等职业学校通过校企合作，工学结合，增加了学生接触企业用人单位的机会，使他们在实际生产和服务过程中，熟悉企业对人才模式的要求，了解企业聘用新员工的意向，直接或间接获得有用的就业信息。校企合作办学能及时帮助学生掌握就业信息，实现学生就业和企业用工的顺利对接，同时也能使学校更好把握行业发展趋势，掌握企业用人需求，实现“订单式”培养，从而有效促进毕业生的就业。
2、校企合作办学拓宽职业教育发展道路
职业教育多年来以课堂为中心教学模式，注重知识传授，注重知识的系统性和完整性，过分注重理论知识而忽视了职业岗位能力的培养，学生在就业后一般需要一段较长的适应期和再学习期。这种以学科知识体系为主线、以课堂教学为主要形式的人才培养方法，导致了理论与实践的严重脱节，“学不能致用”的现象十分突出，这样的人才培养模式已明显不适应社会经济发展对职业教育的要求。教育界和产业界联合培养人才的校企合作办学模式可使中等职业教育突破校园围墙约束，彻底改变以课堂为中心的传统人才培养模式，从单纯的学校教育向学校教育与企业实践相结合转变，实现学生以能力为本位的人才培养目标。学校的专业设置基于市场需求，培养目标按照相应职业岗位能力要求确立，注重行业、企业对人才的技能要求，课程的制定和教学的评价吸收企业专家参与指导，并根据劳动力市场变化不断调整。从职业岗位需要出发，专业设置上以职业分析为导向，培养目标上以职业能力为本位，课程设计上以职业活动为核心，在教学内容上淡化理论课与实训课的界限，强化实践教学环节和现场教学。 校企合作办学实现从偏重知识传授向注重就业能力转变，有效落实专业理论与专业实践的教学，为学生提供获得真实工作体验的机会，使学生毕业后能立刻走上工作岗位。切实提高了中等职业教育人才培养质量，为中职学校进一步发展奠定坚实有力的基础。
校企合作办学模式蕴涵着深远的现实意义。校企合作没有固定统一的模式，根据各个专业都有各自的特点其合作模式也不尽相同。结合我校成功的校
企合作办学模式，采用校园企业化的管理模式和校企合作加强教育与生产劳动和社会生产实践相结合，把教育与市场紧密结合起来，摆脱学校教育的单一管理体制，建立起面向市场经济体制的多元学校管理体制，克服办学模式中人才培养与社会脱节的现象。校企合作需要学校和企业共同经营，互相支持、互相渗透、双向介入、优势互补、资源互用、利益共享，从而实现校企双方真正意义上的互惠共赢。只要我们在校企合作的道路上不断“上下求索”，认识校企合作对于职业教育改革和发展的深刻意义，努力转变教育观念，积极尝试职业教育改革的新路径，就一定会走出一条具有中国特色的职业教育发展之路。