4億個芝麻般大小的微小精密齒輪，不良率控制在0.5‰以下，齒形精度可達微米級……
這樣的量產精細齒輪產自深圳寶安區燕羅街道的一家企業——深圳市兆威機電股份有限公司，而「寶安大工匠」陸志強就是負責精細齒輪生產技術支撐的工程部團隊負責人。
「即使風險點只有1%也要做足準備，沉下心來研究，不因困難而退縮。」近年來，陸志強多次牽頭解決了公司「卡脖子」技術難題，並推動高精度微小齒輪的大批量生產，先後獲得5項國家級專利，以及2018年度中國機械工業科學技術獎一等獎、2019年度中國機械工業科學技術獎特等獎。
實現精細齒輪的微米級製造
齒輪作為工業的基本元素，是製造裝備業中最為基礎、最為核心的關鍵部件之一，可引領傳動裝備邁向產業中高端。中國的齒輪行業體量大，但在過去較長一段時間內，部分關鍵零部件需要依靠進口。
作為一家設計、研發、生產精密傳動系統的製造型企業，早在2016年，深圳市兆威機電股份有限公司就成功研發了直徑只有3.4mm的微型減速齒輪箱，直接推動了該公司實現精細齒輪的微米級製造。負責生產製造的正是該公司工程部經理陸志強。
出生於1981年的陸志強擅長高精密塑膠零件的設計技術，高精度和高可靠性的模具設計和製造技術。「當時我們已經在探索微型齒輪箱在手機攝像頭中的應用，但希望能做到尺寸更小、精度更高、壽命更長、所應用的產品體驗更好。」
陸志強介紹，因為這類精細齒輪尺寸非常小，它的傳動間隙一般也只有0.005mm~0.01mm。即便是細小的齒形精度差異，也很容易導致卡齒等現象。只有當精度足夠高時，才能保證微型傳動，這也「倒逼」著陸志強帶領團隊探索微米級製造。
「我做了300多個項目，還沒有一個是因為失敗而放棄的。」大學畢業就進入這個行業的陸志強，有著一股不服輸的勁。他和團隊成員一次次試驗、一次次分析，開啟挑戰模式，最終打破技術壁壘。而這也為後續大批量的高精度微小齒輪箱投入實際應用提供了技術支持，實現了更廣泛的商業應用。「最直接的影響是齒輪傳動的穩定性更高，能進一步提高齒輪的傳動效率和降低產生的噪音影響。」陸志強說。
量產不良率低於0.5‰
粉末注塑成型穩定性低，不良率高，這幾乎是注塑行業的共性問題。
「我們當時第一批模具生產的齒輪，良率不到30%。不解決『不良率極高』這個問題，就沒辦法實現大批量投產。」陸志強回憶說，從模具結構設計、粉胚成型，再到脫脂、燒結、拋光、轉運等過程，都有可能出現導致產品不良率高的因素。
於是，他們用了近3個月的時間反覆優化設計方案和生產工藝，逐一對各個流程進行分析，查找會導致產品不穩定的因素，制定相應的解決方案，一遍又一遍地測試、驗證。
「尺寸這麼小、精度這麼高的粉末成型胚料，脆弱得像豆腐一樣，即使是輕微的碰撞都有可能造成損壞。」陸志強介紹，產品的「取」和「放」都是一個大難題，因為這兩個過程極易受到各種不穩定因素的影響。比如，從模具中取出齒輪時，吸取裝置的力度、位置精度、氣流變化，產品的靜電等都會帶來影響。
最終，陸志強和團隊攻克了一個個難題，實現了高精度微小齒輪的穩定生產，把不良率降到了0.5‰以下。這些小齒輪的大批量生產成為了可能，被應用在全面屏手機的升級攝像頭模組。2019年，該公司這類齒輪生產已超4億個。
2019年，由於解決了大批量製造微小精密齒輪時不良率極高的難題，陸志強憑藉《面向智能設備的微型傳動成套技術及產業化》項目獲得中國機械工業科學技術獎特等獎。
風險點1%也要做足準備
兆威公司接的訂單大多是尺寸精度高、製造難度大、測試條件苛刻的產品，應用在新領域，標準和要求差異較大。這也意味著，對陸志強和團隊成員來說，挑戰經常出現。
2016年，在做汽車節氣門齒輪時，陸志強團隊使用了一種新的模具結構，可以提高齒型精度，但會增加後工序和成本。為此，陸志強打算設計一臺高效的自動化設備，快速處理產品後工序，將成本控制到最低。但當時做出的設備，處理精度和除塵效果都不太理想，前期的投入「打了水漂」。
在公司負責人的鼓勵下，陸志強帶領團隊繼續攻關，設備終於開發成功。有了這臺設備，同類型的齒輪，公司就能做到比同行的精度高很多，汽車節氣門齒輪項目也越做越大。
「我感覺最難受的，就是沒有達到預期客戶對我們失望的時候。」陸志強給團隊定了一個硬性要求：和別的公司產品放在一起，要讓客戶認得出他們團隊產品的質感。
為了高質量完成項目，陸志強要求團隊在每一個項目開始前定好完成的標準，列出風險點與解決方案。在他看來，即使風險點只有1%的可能也要列出來，不能抱僥倖心理；對執行時間進行排期，每個步驟都要清清楚楚。所有準備工作做好後，就是沉下心研究，不因問題難而退縮。
隨著5G時代的到來，齒輪傳動在智能家居、智慧健康、自動駕駛、無人機配送系統、虛擬實境等諸多領域的應用將越來越廣泛，對精度、效率的要求也更高。身為一名「寶安大工匠」，陸志強坦言，自己會繼續在擅長的領域深耕鑽研，努力在由傳統製造向信息化、自動化、專業化的高效智能製造轉型方面，不斷進行新的嘗試和突破，用「小齒輪」轉動5G人工智慧新時代。（工人日報記者 劉友婷 通訊員 鄔雲 張璐婷）