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2023.10.13

第6期 能讓車身再生的工法,其真面目是……?

目錄

? 以劃時(shí)代的技術(shù)從零開始制造車身零件
? 因修復(fù)翻新PUBLICA而被關(guān)注的工法
? 在制造一線備受關(guān)注的金屬板材漸進(jìn)成形法
? “成形數(shù)據(jù)”的創(chuàng)建極其困難
? 最新技術(shù)×舊汽車=未來的汽車制造

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)場最近距離的報(bào)道。在第6回連載中,將介紹“金屬板材漸進(jìn)成形方法”,這是在第4回報(bào)道的車身修復(fù)中使用的金屬加工技術(shù)。

以劃時(shí)代的技術(shù)從零開始制造車身零件

如時(shí)報(bào)曾報(bào)道過的初代皇冠車身修復(fù)翻新工作第4回中所述,該項(xiàng)目集結(jié)了堤工廠、田原工廠、高岡工廠、元町工廠、研發(fā)試制部等,公司各專業(yè)的9名精英成員負(fù)責(zé)。

在修復(fù)翻新時(shí)成員們發(fā)現(xiàn),車身和零件的狀態(tài)并不好,銹跡腐蝕現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。譬如外表看不到的車身下部,以及容易殘留雨水的車門下部、車輪罩等結(jié)構(gòu)腐蝕明顯,特別是車底板與下邊梁護(hù)板的腐蝕程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超乎了項(xiàng)目組成員們的預(yù)想。無奈成員們只能將生銹的部分清除后,從零開始制作零件。

因?yàn)榇舜纬醮使谛迯?fù)翻新項(xiàng)目的目標(biāo)是“實(shí)現(xiàn)只有汽車廠商才能做到的,完全復(fù)刻當(dāng)年制造水平的高水平修復(fù)翻新”,因此這種做法對(duì)于成員們來說也是理所當(dāng)然的選擇。

從零開始制作車身板件最大的障礙便是制造成本問題。若選擇量產(chǎn)車制造的方式,用沖壓模具制作車身板件,將會(huì)花費(fèi)巨大的費(fèi)用和時(shí)間。

如時(shí)報(bào)曾經(jīng)報(bào)道過的“支撐起日本造車業(yè)的匠人們”第5回內(nèi)容中所述,能夠制造車身板件的大型沖壓模具,1套的制造價(jià)格就高達(dá)數(shù)千萬日元,并且還需要花費(fèi)大量制作與調(diào)整的時(shí)間。因此,本次只能選擇使用生產(chǎn)了幾百萬輛的量產(chǎn)車車身板件進(jìn)行改造。

但是,以傳統(tǒng)的手工敲擊鈑金方式來制作車身板件同樣有難度,需要由非常熟悉一線生產(chǎn),擁有超高技術(shù)的“敲擊鈑金匠人”來負(fù)責(zé)才有可能實(shí)現(xiàn),且同樣很花時(shí)間。

如果不能克服上述難題,就無法達(dá)到本次項(xiàng)目的目的之一:實(shí)現(xiàn)只有汽車廠商才能做到,以高水平低成本的方式完成高品質(zhì)的修復(fù)翻新工作。

因修復(fù)翻新PUBLICA而被關(guān)注的工法

擔(dān)任初代皇冠修復(fù)翻新項(xiàng)目的成員們,從立項(xiàng)之初就意識(shí)到了這個(gè)問題,因此在本項(xiàng)目正式開始前,就一直在公司內(nèi)外展開了多次調(diào)查。

結(jié)果他們得知,公司內(nèi)的移動(dòng)旅行部現(xiàn)在正在使用一種被稱為“金屬板材漸進(jìn)成形”的加工方法。這種工法曾在PUBLICA的修復(fù)翻新項(xiàng)目中被使用,從而得到了員工們的關(guān)注。

于2022年4月開始的初代皇冠修復(fù)翻新項(xiàng)目,6月時(shí)已經(jīng)一根螺絲不落地完成了汽車的拆解工作。彼時(shí)項(xiàng)目組成員們發(fā)現(xiàn)零件腐蝕生銹嚴(yán)重,如前文所述,最嚴(yán)重的要屬車底板和下邊梁護(hù)板結(jié)構(gòu)。

其他結(jié)構(gòu)還好說,但至少這兩處的板件需要以某種方式從零開始制造。因此,項(xiàng)目組成員們找到了隸屬于移動(dòng)旅行部的佐藤正則SX、高橋?qū)⒅綞X、以及技術(shù)人員高山滉平,商討如何以金屬板材漸進(jìn)成形的方式制造車底板。

佐藤原本是沖壓模具修正(焊接、精度修理、品質(zhì)調(diào)整)方面的專家。他在擔(dān)任寶貴人才培養(yǎng)相關(guān)工作的同時(shí),自身還在不斷嘗試新的挑戰(zhàn),掌握了各種各樣的技能。最終他作為一名金屬板材漸進(jìn)成形工法匠人得到了公司的提拔。如今的他,已是一名熟練掌握并使用這項(xiàng)工法12年之久的前輩匠人了。

佐藤十分熱愛他的工作,采訪中他曾表示:“只要有委托,我就不會(huì)拒絕。即便是遇到了無法加工的形狀,我也會(huì)盡量貼近對(duì)方需求,一同去思考解決方案。”

高橋也是一名掌握了各項(xiàng)技能的優(yōu)秀人才,迄今為止他曾擔(dān)任過試制零件制造(鈑金、焊接、激光)、模具修正、板件表面檢查等多項(xiàng)工作。還曾在第35屆日本全國技能大賽中獲得了金獎(jiǎng)(鈑金折彎),有著十分輝煌的履歷。

他在工作中十分講究效率,會(huì)在項(xiàng)目開始前進(jìn)行徹底的前期方案研究,盡量避免半途而廢、重頭再來。

在制造一線備受關(guān)注的金屬板材漸進(jìn)成形法

高山

上圖為移動(dòng)旅行部的高山滉平(左)和中島悠太(右)。

金屬板材漸進(jìn)成形是一種加工技術(shù),它通過將棒狀工具壓向金屬薄板的一部分并移動(dòng),從而將金屬薄板加工成目標(biāo)形狀。該技術(shù)不進(jìn)行切削,而是通過施加一定的力使材料逐漸變形,以便進(jìn)行加工。

具體而言,就是將金屬平板放在加工機(jī)上,利用計(jì)算機(jī)對(duì)棒狀工具進(jìn)行數(shù)值控制并對(duì)平板施加力,使其變形。

用金屬板材漸進(jìn)成形方法制作的車底板(圖中內(nèi)側(cè))和已被腐蝕的原車底板(圖中外側(cè))。

2012年,高山所屬的移動(dòng)旅行部已經(jīng)引入了這項(xiàng)技術(shù),在“iQ GRMN SuperCharger”的車門上進(jìn)行文字的三維化加工和表現(xiàn)。

近年來,金屬板材漸進(jìn)成形法該技術(shù)不僅在汽車行業(yè)大放異彩,因?yàn)樗鼰o需模具,可大幅降低加工成本并縮短研發(fā)時(shí)間,是一種低成本且能實(shí)現(xiàn)多品種小批量生產(chǎn)的塑性加工技術(shù)。當(dāng)然,汽車行業(yè)的各公司也在爭相開發(fā)這項(xiàng)技術(shù)。

延時(shí)拍攝縮略圖(視頻)

Cap)金屬板材漸進(jìn)成形方法的實(shí)際加工過程。

制造同一件車身零件,如果使用模具手工敲打鈑金,熟練的鈑金匠人需要花費(fèi)數(shù)天時(shí)間才能完成一個(gè)。

然而,使用數(shù)控自動(dòng)加工機(jī)進(jìn)行金屬板材漸進(jìn)成形的話,只需確認(rèn)好加工數(shù)據(jù),就可以在需要時(shí)按一下開關(guān)進(jìn)行生產(chǎn)。因此,它非常適合生產(chǎn)供應(yīng)零件等。

使用金屬板材漸進(jìn)成形方法加工上圖中的板件大約只需要6個(gè)小時(shí)。

“成形數(shù)據(jù)”的創(chuàng)建極其困難

然而,通過金屬板材漸進(jìn)成形方法生產(chǎn)車身板件并非易事。計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)加工機(jī)需要使用3D-CAD設(shè)計(jì)軟件創(chuàng)建加工數(shù)據(jù),用以指示車身板件的制作位置和形狀,但是創(chuàng)建這些數(shù)據(jù)非常困難。

佐藤SX、高橋EX和高山三人決定首先圍繞初代皇冠車身及其組成零件——車身板件的構(gòu)造進(jìn)行徹底的調(diào)研。

佐藤SX

在調(diào)查過程中,我們感受到制作車身的前輩們的智慧和技術(shù)以及他們對(duì)造物的極致追求,并為之折服。

當(dāng)時(shí)的車身是由多個(gè)零件連接而成,但焊接和加工工藝非常精湛,完全看不見接縫處的痕跡。

過去車身下部結(jié)構(gòu)也與今天的完全不同?,F(xiàn)在很多零件都是一體化的,但過去一個(gè)部分是由很多零件組合而成,所以肯定有很多道工序。但我們發(fā)現(xiàn)這些工序都是經(jīng)過深思熟慮,而且可以高效進(jìn)行的。

高橋EX

起初,我們嘗試對(duì)加工數(shù)據(jù)進(jìn)行逆向工程。我們想用測量儀器測量了要修復(fù)翻新的初代皇冠的板件,并將其形狀數(shù)據(jù)化。

然而,由于板件破損嚴(yán)重,無法進(jìn)行精確的測量,所以得來的數(shù)據(jù)并不準(zhǔn)確。

因此,我們不得不解讀當(dāng)時(shí)的圖紙,從頭開始將其轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)。不過對(duì)我來說,根據(jù)圖紙制造產(chǎn)品并不難,畢竟我年輕時(shí)參加過世界技能大賽,解讀圖紙是制造的基礎(chǔ)。

不過,當(dāng)年的圖紙都是手畫的,而且這些圖紙已經(jīng)被修改過很多次,要看懂它們相當(dāng)困難。

事實(shí)上,他們?nèi)耸堑谝淮螄L試用一塊大金屬板制作形狀復(fù)雜的板件。

由于需要成形的量相當(dāng)大,板件在加工過程中多次開裂和起皺。

每次出現(xiàn)這種情況時(shí),三人便會(huì)對(duì)每個(gè)零件進(jìn)行分類,找出出現(xiàn)問題的原因,然后活用他們?cè)跊_壓加工修正和鈑金加工方面積累的know-how改變加工數(shù)據(jù),通過反復(fù)試錯(cuò)試驗(yàn),堅(jiān)持生產(chǎn)車身板件。

此外,為了提升效率,他們還首次嘗試將兩個(gè)零件合并在一塊金屬板上進(jìn)行制作,而不是將小零件分開制作。

最新技術(shù)×舊汽車=未來的汽車制造

高山在移動(dòng)旅行部專注于這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)是第三年了,他以前是負(fù)責(zé)沖壓加工的“沖壓師傅”。

高山,還有輔助他的佐藤、高橋,表示自己現(xiàn)在切身感受到了這一技術(shù)的無限可能性。

高山

與沖壓加工不同,因?yàn)闆]有模具,所以通過變更加工數(shù)據(jù),可多次修正零件。

如果知道了問題點(diǎn),對(duì)滾珠工具的作動(dòng)軌跡進(jìn)行修正后再加工就可以了。這也是金屬板材漸進(jìn)成形方法的特點(diǎn)。

在生成加工軌跡時(shí),在哪一處敲擊多少次,就要看老鈑金手藝人的know-how了。

Cap)移動(dòng)旅行部的高山滉平

同時(shí),相關(guān)公司和供應(yīng)商也存在為了替換零件的生產(chǎn),不得不多年保有古舊模具的問題,相關(guān)人士也在討論金屬板材漸進(jìn)成形方法是否能解決這一課題。

現(xiàn)在的金屬板材漸進(jìn)成形方法需要相當(dāng)于下模的夾具,如果能將這個(gè)夾具通用化,就可以進(jìn)一步降低成本。

豐田公司內(nèi)部以雷克薩斯和GR等為中心,金屬板材漸進(jìn)成形方法已用于新型車的生產(chǎn)。目前為止主要用于鐵和鋁等金屬材料的加工。

但是在公司內(nèi)也在嘗試將這種技術(shù)應(yīng)用于樹脂零件,這也是世界上首次的挑戰(zhàn)。其中一個(gè)例子就是“雷克薩斯LC 特別規(guī)格車‘EDGE’”的FR保險(xiǎn)杠鴨翼。

雷克薩斯LC特別規(guī)格車“EDGE”

高山

金屬板材漸進(jìn)成形方法運(yùn)用于樹脂零件,我認(rèn)為這或許能夠改變汽車制造的未來?;钣眠@一技術(shù),可以對(duì)現(xiàn)有保險(xiǎn)杠等樹脂零件以較低的成本進(jìn)行設(shè)計(jì)更改。

未來,我們希望能讓顧客根據(jù)自己的喜好,從眾多選項(xiàng)中自由選擇適合自己的設(shè)計(jì),為顧客提供新的價(jià)值。

今后我們也要努力磨練技能和技術(shù),立志讓更多的顧客展露笑顏。

初代皇冠可謂是豐田的原點(diǎn)。在車身面板制作中采用金屬板材漸進(jìn)成形方法這一壯舉,讓初代皇冠修復(fù)翻新項(xiàng)目,不再僅僅是一次舊車的修復(fù)翻新,更成為了改變汽車制造,創(chuàng)造汽車社會(huì)新未來的偉大項(xiàng)目。

河合老師傅與河村孝德EX

圖為伊村生產(chǎn)本部長、河村EX和高山技術(shù)員。河村EX以至今為止的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ),在今年也加入了金屬板材漸進(jìn)成形方法小組。并迅速在兩周內(nèi)制造出了新追加的修復(fù)翻新零件,甚至還制作了給董事的紀(jì)念品。

在下期第7回連載中,時(shí)報(bào)將為您介紹修復(fù)翻新現(xiàn)場是如何傳承鑄造工序中被稱為制造的DNA及報(bào)道年輕人活躍的身影。

(文?澀谷康人)

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