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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)翻新項目”。豐田時報為您介紹該項目背后的意義，并帶來修復(fù)翻新現(xiàn)場最近距離的報道。
在第7期連載中，我們將報道素形材*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、金屬沖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)翻新項目中的許多成員都是技術(shù)高超、經(jīng)驗豐富的前輩，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，對本項目來說，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，是本項目最初的主要目標之一。
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責(zé)的內(nèi)裝、外觀的零件。
修復(fù)翻新項目的目標是實現(xiàn)“比當(dāng)時新車還要好的質(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)動機關(guān)鍵零件的進氣歧管、保險杠前格柵、車身側(cè)面的標識、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而嚴重老化。
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，初代皇冠的保險杠、前格柵和內(nèi)裝部分的許多裝飾零件都是鐵制的。要實現(xiàn)修復(fù)翻新的目標，就必須讓這些零件脫去銹跡，熠熠生輝。實現(xiàn)這一目標的唯一方法就是制造包括車燈在內(nèi)的新零件，我們對此非常清楚。
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，請他用鑄造技術(shù)幫助制造發(fā)動機的進氣歧管以及其他重要的進氣系統(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)我第一次聽說這個項目時，首藤先生和他的團隊是多么熱衷于“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)對他們的要求。
素形材技術(shù)部負責(zé)這項工作的新人是長門靜香和矢島誠悟。
而負責(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)部樣品試驗研發(fā)部的元木清秀SX。
起初，我們要生產(chǎn)進氣歧管和鋁制零件，一共要通過鑄造技術(shù)制作四個。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氣歧管，因此我認為可以采用（砂型的設(shè)計）這種方法。
長門
上圖為素形材技術(shù)部樣品試驗研發(fā)部的長門靜香。
在過去的13年中，我一直負責(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打印機的汽車運動用發(fā)動機砂芯（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，“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。因為模具的原料是鑄造砂，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，在砂中就會形成與零件相同形狀的空間。
進氣歧管砂型
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。
素形材技術(shù)部在制作砂型時，使用了最新的鑄造專用砂型3D打印機。從用3D-CAD軟件制作的零件的設(shè)計數(shù)據(jù)來看，3D打印機可以制作砂型。
這次，在素形材技術(shù)部負責(zé)制作的零件中，有的零件保留著以前的設(shè)計圖，因此可直接通過3D設(shè)計數(shù)據(jù)制造而成。但是，也有沒有留下設(shè)計圖，只有實物的零件。
以前的設(shè)計圖只有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)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，生成模具的3D設(shè)計數(shù)據(jù)，但這次是先讀取2D圖紙，制作產(chǎn)品的3D設(shè)計數(shù)據(jù)，再生成模具的設(shè)計數(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)也由自動機器完成。但由于這次需要“手工”制作砂型，需手動將零件的實物和模型埋在木框中，所以不能由機器自動完成。在素形材技術(shù)部的前輩尾崎洋則的指導(dǎo)下，新人矢島負責(zé)完成這項工作。
左：尾崎洋則 右：矢島誠悟，兩位正在進行注湯作業(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、后備箱開關(guān)把手等鋅合金零件。即使是公司內(nèi)頂級鑄造專家元木，也有沒有相關(guān)制造經(jīng)驗。
元木
我們沒有用鋅合金制作零件的經(jīng)驗。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，表示“那就試試看吧！”，稀里糊涂地接受了這一要求（笑）。但這個真的很難。
“Toyopet Crown”的原創(chuàng)車身側(cè)標（Toyopet的p被折損）
鋅合金的熔點低，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、強度高、硬度高、抗沖擊能力強、能夠吸收振動等特點。因此，初代皇冠選用了這種鋅合金，用于車身側(cè)標和側(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，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。
無論做多少次都會出現(xiàn)裂紋，內(nèi)部會出現(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的設(shè)計）和冷卻方法上下功夫，最終解決了這個難題。
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
因為表面也會形成孔洞，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，無論如何都會形成細小的孔。如果不把這些洞填平，即使加上鍍層，表面也不會平整光滑。
首藤和素形材技術(shù)部的員工們在公司內(nèi)外到處尋找解決這個問題的方法。最終，選用一種叫做“銻”的金屬，制成1.6mm直徑的焊接棒，再拉長拉細至0.3mm直徑，用激光焊接法焊接在表面，填補孔洞。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行作業(yè)）
將0.3mm焊接棒用激光焊接法填補了孔洞的表面
完成版車身側(cè)標和側(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設(shè)計圖。所以復(fù)原組成員們還是需要參考實物重新制作。
田中
我從進公司到現(xiàn)在，一直在明知工廠的鑄造部門工作。主要負責(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)翻新項目的成員負責(zé)車燈類的零件制作后，開始思考“到底要如何制作”。
因為車燈類在制作中也要用到“模具”。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)計圖，因此田中只能將初代皇冠上卸下的車燈類樹脂零件進行倒模，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，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)一日地對各種各樣的丙烯酸樹脂進行測試。
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動的賽車所用樹脂零件的素形材技術(shù)部進行咨詢。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)進行試驗的兩人，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導(dǎo)致強度大打折扣。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，需要進行“真空消泡”操作。這種操作必須反復(fù)進行2~3次，否則氣泡沒能徹底跑出的話，樹脂中就會殘留個別氣泡。
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，還要面對一大難題，那便是樹脂燈罩的顏色確定。修復(fù)翻新項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)進行試錯實驗的車尾燈罩。
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)絕對是功不可沒。
而對于素形材技術(shù)部的新人們來說，這次修復(fù)翻新經(jīng)驗，成為了他們認識自己掌握的技術(shù)、技能所具備的重要性的寶貴機會。
長門
平時我們素型材技術(shù)部的成員，以元木先生為首，都是邊與鑄造專家商討方案，邊進行模具制造。但由于每道工序的負責(zé)人不同，所以不太會產(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)翻新項目，積累了許多日常工作中絕對接觸不到的寶貴經(jīng)驗，學(xué)到了許多從未聽說過的知識。我一定會把這次項目中學(xué)到的東西，原原本本、沒有遺漏地教給后輩們。
另外，對于將這項工作委托給素形材技術(shù)部的首藤來說，這次經(jīng)驗也成為了一次重新審視自我的契機，讓他更直觀地感受到了自己進入公司后一直擔(dān)任的工作其魅力所在。
首藤
素形材技術(shù)部的優(yōu)勢在于，不是對已有材料進行加工，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技術(shù)的精妙之處。這令我感到十分激動與自豪。
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，必將會催生出如初代皇冠那樣，具有劃時代意義的“某種產(chǎn)品”。讓我們拭目以待吧。
（文章：澀谷康人）
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