目錄
? 梯型車架是車輛的基礎(chǔ)
? 梯型車架的“制作方法”
? 尺寸太大“無法制作”
? 劃時代的金屬成形技術(shù)“無鍛模制作”
在富士國際賽車場的“富士汽車運動博物館”中，展示著豐田內(nèi)部復原后的夢幻賽車。也許各位讀者們會有以下幾點疑問：夢幻賽車的研發(fā)者是誰？他有著什么樣的想法和目的？這究竟是一輛怎樣的賽車？本次特別企劃將為大家介紹這輛夢幻賽車所蘊涵的歷史和意義，并直擊該賽車的復原現(xiàn)場，以便于為大家解開困惑。
在第5期中，制造梯型車架和車身的工作團隊將與大家見面，他們所負責的結(jié)構(gòu)好比汽車的骨架，十分重要。本文為前篇，將主要介紹梯型車架的整套制造流程，其中包括設(shè)計、制作等內(nèi)容，敬請垂閱。
1951年，僅生產(chǎn)了2輛的TOYOPET RACER賽車問世。這距今已過去70多年，當年的車輛現(xiàn)在早已無從找尋，因此參與復原計劃的成員們只能根據(jù)照片和原始車的圖紙，從零開始打造各個主要零件。
其中最大的主要零件是梯型車架，因為外觀像梯子，故而得名。它就好比“車輛的脊柱”，由2條縱向的主梁（即縱梁），結(jié)合許多橫梁所構(gòu)成。
梯型車架是車輛的“基礎(chǔ)”，其上會搭載發(fā)動機、變速器、車身等等，因此梯型車架在強度和精度上都有著嚴格要求，而且必須最先完成它的制造。
上圖為TOYOPET RACER的原始車——TOYOPET SD型乘用車的底盤，紅色部分是梯型車架。
在TOYOPET RACER的復原計劃中，渡部真史和恒川國大挑戰(zhàn)了梯型車架的設(shè)計和制作工作，我們分別采訪了這2人。
渡部進入公司已有7年，他隸屬車身研發(fā)部，從事車身設(shè)計的工作。在復原計劃中，他也負責了這部分內(nèi)容。
上圖為負責制作梯型車架和車身的渡部真史，他是本次復原計劃的負責人之一。
渡部
我之所以參加這次復原計劃，是因為上司對我說:“我推薦你去參加復原計劃了，畢竟你以前參加過學生方程式賽車，應該很喜歡這次的項目吧”。
正如上司所說，我本身非常喜歡汽車和造物，在學生方程式賽車中也負責設(shè)計過車身，于是便來了干勁，覺得“這個項目能制造出有趣的汽車”，我也很期待能夠在自己力所能及的范圍內(nèi)做出產(chǎn)品。其實我在參加項目之后才知道豐田還有TOYOPET RACER這款車，感覺學到不少。
另外，復原計劃按照不同的結(jié)構(gòu)部分來分配人員，我們這部分只有2人。但是梯型車架需要最先完成制造，而且要用到很多其他的相關(guān)零件，這讓當時的我覺得：“這個工作量對2人來說未免太重了”。
另一位成員是恒川，他進入公司已有18年的時間。入職后的11年間，他都在沖壓生技部工作。后來在參與復原計劃時，他隸屬樣品試驗研發(fā)部?，F(xiàn)在的他已經(jīng)被調(diào)去電池制造技術(shù)部，從事EV電池制造技術(shù)的相關(guān)工作。
上圖為和渡部一起負責制造梯型車架的恒川國大。
恒川
上司對我說：“我聽說復原計劃需要會沖壓和鈑金加工的人才，所以推薦了你去”，因此我才了解到了這個項目。此前，我的工作一直局限于沖壓領(lǐng)域，這次參與復原項目無疑是一個能夠“了解車輛整體構(gòu)造”的好機會。
另外，我知道初代皇冠曾代表豐田參加過環(huán)澳大利亞拉力賽，卻不知道公司內(nèi)竟然還有一款名為TOYOPET RACER的賽車，這讓我感到意外的同時又十分驕傲。
由于梯型車架非常結(jié)實，所以現(xiàn)在多被用于如卡車、巴士、LAND CRUISER以及具備越野性能的部分SUV，這些平時活躍在嚴酷環(huán)境中的車型上。然而，在制作TOYOPET RACER的年代，這種梯型車架也會被用于一般乘用車型。
TOYOPET RACER的原始車“TOYOPET SD型乘用車”，以及該原始車的設(shè)計基礎(chǔ)車型“TOYOTA SB型卡車”，均使用了梯型車架。雖然公司留有這些車型的設(shè)計圖紙，但使用3D-CAD*，將當年的手繪圖進行三維數(shù)據(jù)化處理的工作卻有一定的難度。
*在計算機上進行3D數(shù)據(jù)編程的軟件。
并且，這次擺在研發(fā)小組面前的最大挑戰(zhàn)是“如何制作梯型車架”。主要負責解決梯型車架制作這一難題的員工名叫恒川。
一般來說，制作車架要使用鍛模，但為復原計劃僅造一輛的TOYOPET RACER單獨定制鍛模的話，既費時又費錢，且與項目便宜且快速的方針相悖，成本負擔過重。
于是，恒川找到渡部一同摸索有沒有“無鍛?！?，即不使用鍛模的車架制作方式。在不斷摸索中，他們發(fā)現(xiàn)對于豐田來說，為這種多品種、少產(chǎn)量的產(chǎn)品進行解決方案開發(fā)迫在眉睫，這也是在電動化轉(zhuǎn)型后，“未來的造車”中必然要面對的課題。
正如前文所述，復原項目需要最先完成的結(jié)構(gòu)就是梯型車架。為此，恒川等人在其他項目組還處于討論階段的2020年底，便已如火如荼地進入了制作的具體計劃研究階段。
該項目主要業(yè)務(wù)在一間大工作室內(nèi)展開，項目組成員們聚集在掛有TOYOPET RACER照片的墻壁前，反復討論可行性方案。
在討論的過程中，恒川得知準乘2人的微型EV“C+pod”車型，在制作車架時就采用了合作企業(yè)日本大豐精機的“型材擠壓彎曲”制作技術(shù)。
日本大豐精機是一家位于日本豐田市的制造企業(yè)，常年服務(wù)于豐田汽車，無論是如底盤等汽車行駛系統(tǒng)相關(guān)零件的試制，還是生產(chǎn)一線的工作，該企業(yè)均有參與。在了解到這一情況后，恒川突發(fā)奇想“是否可以使用這種技術(shù)！？”于是，便來到了日本大豐精機，咨詢TOYOPET RACER梯型車架的無鍛模制作計劃是否可行。
接受恒川咨詢的是隸屬于日本大豐精機營業(yè)部的平川真也、鑄型與試制技術(shù)部的高橋智正，以及零件制造部的志智高廣。
上圖為反復進行試錯測試的日本大豐精機平川（左）、高橋（中）以及志智（右）。
平川
最初聽了恒川先生的提議后，我第一感覺是要加工的型材具有一定的厚度和長度，因此加工機械也需要能夠施加相應的荷重才行，因此對“無鍛模制作”十分沒有把握。最后，懷著死馬當活馬醫(yī)的心情，找到了我們公司的高橋和志智，集思廣益看看有沒有解決辦法。
高橋
作為一名工程師，越是遇到困難越會燃起“想做點什么”的心情。我們公司有一種通過連續(xù)彎曲加工金屬圓管制作3D形狀型材的設(shè)備。首先，我們討論了使用該設(shè)備加工的可行性。
以前，日本大豐精機曾與豐田汽車的研發(fā)試制部一同進行過彎曲加工的試驗，但這次要制作的型材尺寸非常之大，尚無先例。期間也考慮過通過改造加工設(shè)備的方式解決，可考慮到成本問題，最終還是作罷。思來想去，最后決定使用專用簡易設(shè)備來制作。
最終，梯型車架的制作確定使用“無鍛模制作”工藝方法，而這種工藝就是日后被稱為“逐次擠壓彎曲成形”的加工法，并由豐田汽車與日本大豐精機共同申請了專利。
該加工法使用新研發(fā)的彎曲機，將管狀金屬用微弱的力量一點點擠壓變形，并通過多次錯開著力點的方式使型材成形。
一般來說，進行金屬彎曲加工時出現(xiàn)褶皺或變形的情況在所難免，但該加工法通過將填充物*嚴絲合縫地塞入內(nèi)外部對接的上下凹槽中，并上下同時用力擠壓，將金屬型材出現(xiàn)褶皺與變形的幾率控制在最小的范圍內(nèi)。
*防止成型不良的材料。
當型材被加工成理想形狀后，抽取出填充物，并焊接上下凹槽的側(cè)面。
高橋
這種加工法的靈感來源于制作小角形異型鋼管（縱梁）的彎曲加工工藝。如果用以往的方式制作，絕對會超出預算。也正因為有了這種限制，才摸索出了全新的加工技術(shù)。
志智
我從事這項工作已經(jīng)20多年了，還是第一次見到不使用沖壓機的彎曲加工法。如果想要制作梯型車架，至少要用1000t以上的大型沖壓機，還需要制作巨大的鍛模。但使用這種加工方法，僅用10t左右的力度就可以將型材塑型，也不需要另外制作鍛模，這絕對是一種劃時代的金屬成形技術(shù)。
上圖為用“逐次擠壓彎曲成形”這一劃時代加工技術(shù)制作而成的梯型車架。
恒川
最終，我們以精準的尺寸完成了車架制作，并且將成本壓低到以往使用鍛模制作費用的一半左右。今后，這項工藝還必將在公司內(nèi)外的各種場景中派上用場。
今后，若要為如TOYOPET RACER一樣，并未留下鍛模的老爺車修復翻新時，“逐次擠壓彎曲成形”技術(shù)定能為翻新工作提供很大幫助。當然，這項技術(shù)也同樣適用于除造車外，其他少量生產(chǎn)的各種物件制造上。
TOYOPET RACER在70余年的時間里，不斷刺激著活躍在一線的技術(shù)人員與能工巧匠們，為技術(shù)帶來創(chuàng)新突破。
后篇中，我們將帶大家一起了解架設(shè)在梯型車架上，如雪茄煙般結(jié)構(gòu)的上車架及外板的制作，敬請期待。
（文章：澀谷康人）
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