第5期 緣于“活用智慧少花錢”的一項(xiàng)專利（前篇）

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(shí)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(yùn)動(dòng)博物館”中，展示著豐田內(nèi)部復(fù)原后的夢幻賽車。也許各位讀者們會(huì)有以下幾點(diǎn)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(yùn)涵的歷史和意義，并直擊該賽車的復(fù)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(tuán)隊(duì)將與大家見面，他們所負(fù)責(zé)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(jì)、制作等內(nèi)容，敬請垂閱。

梯型車架是車輛的基礎(chǔ)

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(dāng)年的車輛現(xiàn)在早已無從找尋，因此參與復(fù)原計(jì)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(gè)主要零件。

其中最大的主要零件是梯型車架，因?yàn)橥庥^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(huì)搭載發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、車身等等，因此梯型車架在強(qiáng)度和精度上都有著嚴(yán)格要求，而且必須最先完成它的制造。

在TOYOPET RACER的復(fù)原計(jì)劃中，渡部真史和恒川國大挑戰(zhàn)了梯型車架的設(shè)計(jì)和制作工作，我們分別采訪了這2人。

渡部進(jìn)入公司已有7年，他隸屬車身研發(fā)部，從事車身設(shè)計(jì)的工作。在復(fù)原計(jì)劃中，他也負(fù)責(zé)了這部分內(nèi)容。

另一位成員是恒川，他進(jìn)入公司已有18年的時(shí)間。入職后的11年間，他都在沖壓生技部工作。后來在參與復(fù)原計(jì)劃時(shí)，他隸屬樣品試驗(yàn)研發(fā)部。現(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。

梯型車架的“制作方法”

由于梯型車架非常結(jié)實(shí)，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(shí)活躍在嚴(yán)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(huì)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(jì)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(jì)圖紙，但使用3D-CAD*，將當(dāng)年的手繪圖進(jìn)行三維數(shù)據(jù)化處理的工作卻有一定的難度。
*在計(jì)算機(jī)上進(jìn)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(fù)責(zé)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(fù)原計(jì)劃僅造一輛的TOYOPET RACER單獨(dú)定制鍛模的話，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)錢，且與項(xiàng)目便宜且快速的方針相悖，成本負(fù)擔(dān)過重。

于是，恒川找到渡部一同摸索有沒有“無鍛模”，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(jìn)行解決方案開發(fā)迫在眉睫，這也是在電動(dòng)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(fù)原項(xiàng)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(xiàng)目組還處于討論階段的2020年底，便已如火如荼地進(jìn)入了制作的具體計(jì)劃研究階段。

在討論的過程中，恒川得知準(zhǔn)乘2人的微型EV“C+pod”車型，在制作車架時(shí)就采用了合作企業(yè)日本大豐精機(jī)的“型材擠壓彎曲”制作技術(shù)。

日本大豐精機(jī)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)?。俊庇谑?，便來到了日本大豐精機(jī)，咨詢TOYOPET RACER梯型車架的無鍛模制作計(jì)劃是否可行。

尺寸太大“無法制作”

接受恒川咨詢的是隸屬于日本大豐精機(jī)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。

以前，日本大豐精機(jī)曾與豐田汽車的研發(fā)試制部一同進(jìn)行過彎曲加工的試驗(yàn)，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。

劃時(shí)代的金屬成形技術(shù)“無鍛模制作”

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(jī)共同申請了專利。

該加工法使用新研發(fā)的彎曲機(jī)，將管狀金屬用微弱的力量一點(diǎn)點(diǎn)擠壓變形，并通過多次錯(cuò)開著力點(diǎn)的方式使型材成形。

一般來說，進(jìn)行金屬彎曲加工時(shí)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(yán)絲合縫地塞入內(nèi)外部對接的上下凹槽中，并上下同時(shí)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(dāng)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。

今后，若要為如TOYOPET RACER一樣，并未留下鍛模的老爺車修復(fù)翻新時(shí)，“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(dāng)然，這項(xiàng)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(shí)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）