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目錄
| ? | 前輩和新人“從零開始的制造” |
| ? | 能一舉打造出理想形狀的鑄造工藝 |
| ? | 挑戰(zhàn)過去的“手工”鑄造！ |
| ? | 困難重重的鋅合金零件鑄造 |
| ? | 在素形材技術(shù)部的協(xié)助下完成車燈類零件制作 |
| ? | 切身感受到了素形材技術(shù)中所蘊(yùn)含的傳統(tǒng)與魅力 |
汽車行業(yè)迎來了百年一遇的大變革期。豐田汽車集齊所有部門，展開了史無前例的劃時(shí)代挑戰(zhàn)。
其中之一就是2022年春天，從公司內(nèi)各生產(chǎn)工廠聚集各色各樣的人才，在元町工廠開啟了“初代皇冠修復(fù)翻新項(xiàng)目”。豐田時(shí)報(bào)為您介紹該項(xiàng)目背后的意義，并帶來修復(fù)翻新現(xiàn)場(chǎng)最近距離的報(bào)道。
在第7期連載中，我們將報(bào)道素形材*小組組長首藤修治和組員田中伸治的奮斗，他們挑戰(zhàn)制作了堪稱初代皇冠標(biāo)志的金屬制內(nèi)裝、外觀裝飾零件以及車燈零件。此外，我們還將報(bào)道幫助他們一起完成工作的來自素形材技術(shù)部的年輕員工們，他們勇于挑戰(zhàn)全新的制造工作。
*素形材：用鑄造、鍛造、金屬?zèng)_壓等工藝制造成形的零件或產(chǎn)品的總稱。
初代皇冠修復(fù)翻新項(xiàng)目中的許多成員都是技術(shù)高超、經(jīng)驗(yàn)豐富的前輩，他們擁有SX（專家組）或EX（專家）等公司內(nèi)部的資格證書。
然而，對(duì)本項(xiàng)目來說，包括同事和后輩在內(nèi)的骨干社員和新人社員們的存在是不可或缺的。他們的活躍表現(xiàn)以及“前輩向骨干、年輕員工傳授技能”這一點(diǎn)，是本項(xiàng)目最初的主要目標(biāo)之一。
在“前輩向年輕員工傳授技能”這一方面最成功的部門之一是素形材技術(shù)部，該部門在生產(chǎn)活動(dòng)中充分利用了包括鑄造、鍛造、燒結(jié)和熱處理在內(nèi)的各種技術(shù)。
素形材技術(shù)部通過對(duì)金屬、木材、石材、窯爐材料、橡膠、玻璃和塑料等原材料施加熱量和力，制造出各種擁有形狀和功能的零件。
首藤
上圖為衣浦工廠鑄造與鍛造模具維護(hù)科的首藤修治SX。
我的工作基本只與用于鑄造零件的“模具”有關(guān)。素形材技術(shù)部是負(fù)責(zé)制造這些模具的部門，如果沒有該部門后輩們的通力合作和辛勤付出，我就不可能采購到我所負(fù)責(zé)的內(nèi)裝、外觀的零件。
修復(fù)翻新項(xiàng)目的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“比當(dāng)時(shí)新車還要好的質(zhì)量”，而這只有將汽車推向世界的廠商才能做到。因此，最大的挑戰(zhàn)始終是如何采購必要的零件。
修復(fù)銹蝕嚴(yán)重的車身需要老練工匠的精湛技藝。此外，還需要通過金屬板材漸進(jìn)成形這種新的金屬加工技術(shù)重新制造面板。
上圖為原裝車后備箱開合手柄零件。
同樣，作為發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零件的進(jìn)氣歧管、保險(xiǎn)杠前格柵、車身側(cè)面的標(biāo)識(shí)、開關(guān)車門的把手、環(huán)繞車身并閃耀著耀眼光芒的車門內(nèi)飾板等車身上的裝飾物（內(nèi)裝、外觀的裝飾零件）的銹跡以及作為重要安全設(shè)備的前后車燈，這些部分也由于年代久遠(yuǎn)而嚴(yán)重老化。
田中
上圖為明知工廠鑄造部第1鑄造科的田中伸治組長。
與現(xiàn)在的汽車不同，初代皇冠的保險(xiǎn)杠、前格柵和內(nèi)裝部分的許多裝飾零件都是鐵制的。要實(shí)現(xiàn)修復(fù)翻新的目標(biāo)，就必須讓這些零件脫去銹跡，熠熠生輝。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的唯一方法就是制造包括車燈在內(nèi)的新零件，我們對(duì)此非常清楚。
首藤和田中拜訪了素形材技術(shù)部的壓鑄（金屬鑄造法）專家寺田直道，請(qǐng)他用鑄造技術(shù)幫助制造發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管以及其他重要的進(jìn)氣系統(tǒng)零件。
寺田
上圖為素形材技術(shù)部壓鑄技術(shù)室的寺田直道SX。
我至今還清楚地記得，當(dāng)我第一次聽說這個(gè)項(xiàng)目時(shí)，首藤先生和他的團(tuán)隊(duì)是多么熱衷于“制造好的產(chǎn)品”。
作為雙方之間的溝通橋梁，我與首藤先生討論了我們素形材技術(shù)部應(yīng)該如何應(yīng)對(duì)他們的要求。
素形材技術(shù)部負(fù)責(zé)這項(xiàng)工作的新人是長門靜香和矢島誠悟。
而負(fù)責(zé)為他們提供幫助的是曾在“支撐起日本造車業(yè)的匠人們”系列中登場(chǎng)過的“鑄造匠人”——元木清秀SX。此外還有一位專家，名叫大橋淳。
元木
上圖為素形材技術(shù)部樣品試驗(yàn)研發(fā)部的元木清秀SX。
起初，我們要生產(chǎn)進(jìn)氣歧管和鋁制零件，一共要通過鑄造技術(shù)制作四個(gè)。十七八年前，我曾在修復(fù)翻新“CORONA”的過程中通過鐵這一原材料制作進(jìn)氣歧管，因此我認(rèn)為可以采用（砂型的設(shè)計(jì)）這種方法。
長門
上圖為素形材技術(shù)部樣品試驗(yàn)研發(fā)部的長門靜香。
在過去的13年中，我一直負(fù)責(zé)鑄造砂型的建模以及一系列與鑄造相關(guān)的工作，包括與C-POD車身側(cè)板和GR YARIS有關(guān)的樣品研發(fā)工作、使用了鑄造用3D打印機(jī)的汽車運(yùn)動(dòng)用發(fā)動(dòng)機(jī)砂芯（在鑄造過程中插入砂芯，以便在零件內(nèi)部形成空間）的研發(fā)工作等等。
通過鑄造制作零件時(shí)，“模具”必不可少。制作通過鑄造工序完成的零件，首先要從制作需要的模具開始。因?yàn)槟＞叩脑鲜氰T造砂，所以叫做砂型。
砂型的制作，首先要在木框中放入砂型用的鑄造砂，將零件形狀的模型等埋在砂中。當(dāng)砂凝固后取出模型，在砂中就會(huì)形成與零件相同形狀的空間。
進(jìn)氣歧管砂型
將熔解的金屬等材料注入該空間，就能將金屬打造為零件的形狀。與切削等機(jī)械加工不同，可以將金屬等材料直接成形為需要的形狀。這就是鑄造這一技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。
素形材技術(shù)部在制作砂型時(shí)，使用了最新的鑄造專用砂型3D打印機(jī)。從用3D-CAD軟件制作的零件的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)來看，3D打印機(jī)可以制作砂型。
這次，在素形材技術(shù)部負(fù)責(zé)制作的零件中，有的零件保留著以前的設(shè)計(jì)圖，因此可直接通過3D設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)制造而成。但是，也有沒有留下設(shè)計(jì)圖，只有實(shí)物的零件。
以前的設(shè)計(jì)圖只有2D圖紙，而且圖紙和材料的注釋和現(xiàn)在也有不同，解讀非常困難。原有的日常業(yè)務(wù)是以已有產(chǎn)品的3D設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，生成模具的3D設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，但這次是先讀取2D圖紙，制作產(chǎn)品的3D設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，再生成模具的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，這是素形材技術(shù)部首次嘗試的挑戰(zhàn)。
另外，向砂型注入熔解的金屬這一作業(yè)叫做“注湯”，如今該作業(yè)也由自動(dòng)機(jī)器完成。但由于這次需要“手工”制作砂型，需手動(dòng)將零件的實(shí)物和模型埋在木框中，所以不能由機(jī)器自動(dòng)完成。在素形材技術(shù)部的前輩尾崎洋則的指導(dǎo)下，新人矢島負(fù)責(zé)完成這項(xiàng)工作。
左：尾崎洋則 右：矢島誠悟，兩位正在進(jìn)行注湯作業(yè)，向砂型中注入熔解的金屬
元木談到，素形材技術(shù)部負(fù)責(zé)制作的零件原本只有幾件。
但是長門等素形材技術(shù)部的成員在聽首藤宣講的過程中，感受到他“制造好的產(chǎn)品”的熱情，于是決定認(rèn)領(lǐng)更多的零件制作任務(wù)。
其中，最難的零件當(dāng)屬車身側(cè)標(biāo)、后備箱開關(guān)把手等鋅合金零件。即使是公司內(nèi)頂級(jí)鑄造專家元木，也有沒有相關(guān)制造經(jīng)驗(yàn)。
元木
我們沒有用鋅合金制作零件的經(jīng)驗(yàn)。所以，如果不順利的話還是換成鋁合金。如果還是不順利的話，就用鑄鐵。但是首藤先生說“希望盡可能用和原來一樣，用鋅合金鑄件制作”。
長門被首藤先生的熱情打動(dòng)，表示“那就試試看吧！”，稀里糊涂地接受了這一要求（笑）。但這個(gè)真的很難。
“Toyopet Crown”的原創(chuàng)車身側(cè)標(biāo)（Toyopet的p被折損）
鋅合金的熔點(diǎn)低，很容易就填滿模具，所以比起鐵和鋁，更容易制造出復(fù)雜的形狀和薄壁的零件。而且美觀，具有導(dǎo)熱系數(shù)高、強(qiáng)度高、硬度高、抗沖擊能力強(qiáng)、能夠吸收振動(dòng)等特點(diǎn)。因此，初代皇冠選用了這種鋅合金，用于車身側(cè)標(biāo)和側(cè)面裝飾條等裝飾部件的制作。
但是，用砂型鑄造制作鋅合金零件的技術(shù)和know-how在豐田公司內(nèi)已經(jīng)成為“失傳的技術(shù)”。長門和元木被首藤的熱情打動(dòng)，決心挑戰(zhàn)讓“失傳的技術(shù)”復(fù)活。
元木
不同的原材料，其對(duì)應(yīng)的鑄造的know-how也有很大的差異。鋅合金用一句話來總結(jié)就是“很難處理”的原材料。因此無法借用我們已有的鑄鐵和鋁合金的know-how。
無論做多少次都會(huì)出現(xiàn)裂紋，內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)孔洞，表面也容易出現(xiàn)凹凸，難以保證零件表面的光滑平整。我檢查了以前的零件，表面其實(shí)也有著一些凹凸不平的地方。
比起元木和長門等人習(xí)慣了的鑄鐵和鋁合金，鋅合金凝固收縮的力度更大。另外，熔化的溫度也很低，因此，在砂型中凝固時(shí)容易溫度不均，更容易出現(xiàn)問題。
長門等人一邊接受元木的指導(dǎo)，一邊在方案（砂型中讓金屬怎樣流動(dòng)的設(shè)計(jì)）和冷卻方法上下功夫，最終解決了這個(gè)難題。
后備箱開關(guān)把手上安裝的基座部件。這一形狀藏著許多冷卻方法上的巧思，包括輔助金屬冷卻的肋拱的位置和尺寸，如何保證金屬能整體均勻地冷卻凝固等
長門
因?yàn)楸砻嬉矔?huì)形成孔洞，所以最終決定把砂型制作得比尺寸大1mm，再用數(shù)控加工機(jī)削出完成品。
但問題仍未完全解決。用鋅合金制作的零件的表面，無論如何都會(huì)形成細(xì)小的孔。如果不把這些洞填平，即使加上鍍層，表面也不會(huì)平整光滑。
首藤和素形材技術(shù)部的員工們?cè)诠緝?nèi)外到處尋找解決這個(gè)問題的方法。最終，選用一種叫做“銻”的金屬，制成1.6mm直徑的焊接棒，再拉長拉細(xì)至0.3mm直徑，用激光焊接法焊接在表面，填補(bǔ)孔洞。至此，令成員們滿意的零件終于打造出來。
利用激光焊接修補(bǔ)側(cè)面裝飾條的作業(yè)情況（借用衣浦工廠鑄鍛部的裝置進(jìn)行作業(yè)）
將0.3mm焊接棒用激光焊接法填補(bǔ)了孔洞的表面
完成版車身側(cè)標(biāo)和側(cè)面裝飾條
完成版后備箱開關(guān)把手
如果沒有素形材技術(shù)部的協(xié)助，項(xiàng)目組田中伸治所挑戰(zhàn)的如尾燈等，車燈類零件的復(fù)原與制造就無法實(shí)現(xiàn)。
很多樹脂材料的汽車尾燈罩，都由于老化而出現(xiàn)了龜裂，不能再利用。而且，也找不到老款車尾燈的詳細(xì)設(shè)計(jì)圖。所以復(fù)原組成員們還是需要參考實(shí)物重新制作。
田中
我從進(jìn)公司到現(xiàn)在，一直在明知工廠的鑄造部門工作。主要負(fù)責(zé)制造汽車行駛系統(tǒng)和差速器相關(guān)的金屬零件。
當(dāng)我作為修復(fù)翻新項(xiàng)目的成員負(fù)責(zé)車燈類的零件制作后，開始思考“到底要如何制作”。
因?yàn)檐嚐纛愒谥谱髦幸惨玫健澳＞摺?。所以最開始我的想法是：“將制作零件的素材從鐵換為樹脂就行”，總之先按照以往金屬零件的方法試著制作看看。
由于沒有設(shè)計(jì)圖，因此田中只能將初代皇冠上卸下的車燈類樹脂零件進(jìn)行倒模，從“制作模具”開始作業(yè)。
合成樹脂中，有一種叫做丙烯酸樹脂的材料，具有高透明度和高耐候性等特征。因此被廣泛地使用于日常生活中的各種物品，譬如建筑材料、電子零件、路標(biāo)，甚至還有涂料。但也正因如此，其系列種類之多也令人驚訝。田中只能日復(fù)一日地對(duì)各種各樣的丙烯酸樹脂進(jìn)行測(cè)試。
將混合了紅色染料的樹脂倒入硅膠模具中。
將樹脂全部倒入硅膠模具后的狀態(tài)。
成型后的車尾燈罩試作品。
但是無論嘗試多少次，成型后的車燈照形狀都與想象中不同。于是田中找到了過去制作過試作車型以及參加汽車運(yùn)動(dòng)的賽車所用樹脂零件的素形材技術(shù)部進(jìn)行咨詢。隨后，攜手該部門的新員工小野敦司，一同致力于攻克這一難題。
反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)的兩人，最后終于找到了一款合適的丙烯酸樹脂材料。
但是找到合適的材料后還存在問題，成型的零件中會(huì)產(chǎn)生氣泡。首先，這樣的零件從外觀上就不合格，而且如此多的氣泡還會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度大打折扣。因此必須想辦法去除掉樹脂中的氣泡。
留有無數(shù)氣泡的車尾燈罩。
實(shí)際上，素形材技術(shù)部正好掌握著去除“樹脂中氣泡”的技術(shù)和know-how。該部門甚至還留存了一種“脫泡裝置”，是曾經(jīng)研發(fā)樹脂零件時(shí)使用過的。
田中
我們要將樹脂處于真空狀態(tài)，為了去除樹脂中的氣泡，需要進(jìn)行“真空消泡”操作。這種操作必須反復(fù)進(jìn)行2~3次，否則氣泡沒能徹底跑出的話，樹脂中就會(huì)殘留個(gè)別氣泡。
經(jīng)過了多次的失敗，通過在模具的形狀和冷卻方法上下功夫，總算解決了車燈類樹脂中的氣泡問題。
如車燈類這種再生產(chǎn)品的制作，還要面對(duì)一大難題，那便是樹脂燈罩的顏色確定。修復(fù)翻新項(xiàng)目組成員們希望尾燈和轉(zhuǎn)向燈的樹脂燈罩，能夠盡量接近原版顏色。
田中等人在不斷向公司內(nèi)和公司外的相關(guān)人士們尋求建議后，開始挑戰(zhàn)“原版顏色的再現(xiàn)”。
最后，為了使樹脂更好地著色他們替換了混合燃料，并以0.1g為單位，仔細(xì)調(diào)整用量，終于成功再現(xiàn)了原版尾燈和轉(zhuǎn)向燈的顏色。
為了還原原版顏色而反復(fù)進(jìn)行試錯(cuò)實(shí)驗(yàn)的車尾燈罩。
在素形材技術(shù)部新員工們的幫助下，修復(fù)翻新項(xiàng)目組完成了金屬內(nèi)裝、外觀的裝飾與車燈類零件的制作，成品之完美甚至超越了原版。能如此出色的實(shí)現(xiàn)修復(fù)翻新，素形材技術(shù)部員工們的出色表現(xiàn)絕對(duì)是功不可沒。
而對(duì)于素形材技術(shù)部的新人們來說，這次修復(fù)翻新經(jīng)驗(yàn)，成為了他們認(rèn)識(shí)自己掌握的技術(shù)、技能所具備的重要性的寶貴機(jī)會(huì)。
長門
平時(shí)我們素型材技術(shù)部的成員，以元木先生為首，都是邊與鑄造專家商討方案，邊進(jìn)行模具制造。但由于每道工序的負(fù)責(zé)人不同，所以不太會(huì)產(chǎn)生與其他員工有交集的工作。
但是這次，有幸能與元木先生一起參與修復(fù)翻新項(xiàng)目，積累了許多日常工作中絕對(duì)接觸不到的寶貴經(jīng)驗(yàn)，學(xué)到了許多從未聽說過的知識(shí)。我一定會(huì)把這次項(xiàng)目中學(xué)到的東西，原原本本、沒有遺漏地教給后輩們。
另外，對(duì)于將這項(xiàng)工作委托給素形材技術(shù)部的首藤來說，這次經(jīng)驗(yàn)也成為了一次重新審視自我的契機(jī)，讓他更直觀地感受到了自己進(jìn)入公司后一直擔(dān)任的工作其魅力所在。
首藤
素形材技術(shù)部的優(yōu)勢(shì)在于，不是對(duì)已有材料進(jìn)行加工，而是直接將素材制作成零件，即“從零開始制作”。
自我進(jìn)入公司以來，一直從事與素形材技術(shù)相關(guān)的工作。而這次的經(jīng)歷，讓我再次感受到了這項(xiàng)技術(shù)的精妙之處。這令我感到十分激動(dòng)與自豪。
70多年前，參與了初代皇冠制造的老前輩們，人人都心懷“想制造更好產(chǎn)品”的熱忱。今天，這份熱忱被首藤等項(xiàng)目組成員們，以及承載著豐田未來的新員工們所繼承。
而被延續(xù)的熱情，必將會(huì)催生出如初代皇冠那樣，具有劃時(shí)代意義的“某種產(chǎn)品”。讓我們拭目以待吧。
（文章：澀谷康人）
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