4亿个芝麻般大小的微小精密齿轮，不良率控制在0.5%以下，齿形精度可达微米级……
这样的量产精细齿轮产自深圳宝安区燕罗街道的一家企业——深圳市兆威机电股份有限公司，而“宝安大工匠”陆志强就是负责精细齿轮生产技术支撑的工程部团队负责人。
“即使风险点只有1%也要做足准备，沉下心来研究，不因困难而退缩。”近年来，陆志强多次牵头解决公司“卡脖子”技术难题，并推动高精度微小齿轮的大批量生产，先后获得5项国家级专利，以及2018年度中国机械工业科学技术奖一等奖、2019年度中国机械工业科学技术奖特等奖。
实现精细齿轮的微米级制造
齿轮作为工业的基本元素，是制造装备业中最为基础、最为核心的关键部件之一，可引领传动装备迈向产业中高端。中国的齿轮行业体量大，但在过去较长一段时间内，部分关键零部件需要依靠进口。
作为一家设计、研发、生产精密传动系统的制造型企业，早在2016年，深圳市兆威机电股份有限公司就成功研发了直径只有3.4mm的微型减速齿轮箱，直接推动了该公司实现精细齿轮的微米级制造。负责生产制造的正是该公司工程部经理陆志强。
出生于1981年的陆志强擅长高精密塑胶零件的设计技术，高精度和高可靠性的模具设计和制造技术。“当时我们已经在探索微型齿轮箱在手机摄像头中的应用，但希望能做到尺寸更小、精度更高、寿命更长、所应用的产品体验更好。”
陆志强介绍，因为这类精细齿轮尺寸非常小，它的传动间隙一般也只有0.005mm~0.01mm。即便是细小的齿形精度差异，也很容易导致卡齿等现象。只有当精度足够高时，才能保证微型传动，这也“倒逼”着陆志强带领团队探索微米级制造。
“我做了300多个项目，还没有一个是因为失败而放弃的。”大学毕业就进入这个行业的陆志强，有着一股不服输的劲。他和团队成员一次次试验、一次次分析，开启挑战模式，最终打破技术壁垒。而这也为后续大批量的高精度微小齿轮箱投入实际应用提供了技术支持，实现了更广泛的商业应用。“最直接的影响是齿轮传动的稳定性更高，能进一步提高齿轮的传动效率和降低产生的噪音影响。”陆志强说。
量产不良率低于0.5%
粉末注塑成型稳定性低，不良率高，这几乎是注塑行业的共性问题。
“我们当时第一批模具生产的齿轮，良率不到30%。不解决‘不良率极高’这个问题，就没办法实现大批量投产。”陆志强回忆说，从模具结构设计、粉胚成型，再到脱脂、烧结、抛光、转运等过程，都有可能出现导致产品不良率高的因素。
于是，他们用了近3个月的时间反复优化设计方案和生产工艺，逐一对各个流程进行分析，查找会导致产品不稳定的因素，制定相应的解决方案，一遍又一遍地测试、验证。
“尺寸这么小、精度这么高的粉末成型胚料，脆弱得像豆腐一样，即使是轻微的碰撞都有可能造成损坏。”陆志强介绍，产品的“取”和“放”都是一个大难题，因为这两个过程极易受到各种不稳定因素的影响。比如，从模具中取出齿轮时，吸取装置的力度、位置精度、气流变化，产品的静电等都会带来影响。
最终，陆志强和团队攻克了一个个难题，实现了高精度微小齿轮的稳定生产，把不良率降到了0.5%以下，让这些小齿轮的大批量生产成为可能，并被应用在全面屏手机的升级摄像头模组。2019年，该公司这类齿轮生产已超4亿个。
2019年，由于解决了大批量制造微小精密齿轮时不良率极高的难题，陆志强凭借《面向智能设备的微型传动成套技术及产业化》项目获得中国机械工业科学技术奖特等奖。
风险点1%也要做足准备
兆威公司接的订单大多是尺寸精度高、制造难度大、测试条件苛刻的产品，应用在新领域，标准和要求差异较大。这也意味着，对陆志强和团队成员来说，挑战经常出现。
2016年，在做汽车节气门齿轮时，陆志强团队使用了一种新的模具结构，可以提高齿型精度，但会增加后工序和成本。为此，陆志强打算设计一台高效的自动化设备，快速处理产品后工序，将成本控制到最低。但当时做出的设备，处理精度和除尘效果都不太理想，前期的投入“打了水漂”。
在公司负责人的鼓励下，陆志强带领团队继续攻关，设备终于开发成功。有了这台设备，同类型的齿轮，公司就能做到比同行的精度高很多，汽车节气门齿轮项目也越做越大。
“我感觉最难受的，就是没有达到预期，客户对我们失望的时候。”陆志强给团队定了一个硬性要求：和别的公司产品放在一起，要让客户认得出他们团队产品的质感。
为了高质量完成项目，陆志强要求团队在每一个项目开始前定好完成的标准，列出风险点与解决方案。在他看来，即使风险点只有1%也要列出来，不能抱侥幸心理，对执行时间进行排期，每个步骤都要清清楚楚，所有准备工作做好后，就是沉下心研究，不因问题难而退缩。
随着5G时代的到来，齿轮传动在智能家居、智慧健康、自动驾驶、无人机配送系统、虚拟现实等诸多领域的应用将越来越广泛，对精度、效率的要求也更高。身为“宝安大工匠”，陆志强坦言，自己会继续在擅长的领域深耕钻研，努力在由传统制造向信息化、自动化、专业化的高效智能制造转型方面，不断进行新的尝试和突破，用“小齿轮”转动5G人工智能新时代。工人日报——中工网记者 刘友婷 通讯员 邬云 张璐婷
