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2023.10.02

第14期 打造完美涂裝表面的幕后功臣“樹脂研磨匠人”

目錄

? 世極不可或缺的工序
? 世極負責人接受了怎樣的思想教育?
? 從0.02毫米變?yōu)?.002毫米……
? 自動化難以取代的“感覺和技巧”

現在,以3D打印、AI技術為代表,數字化備受矚目。汽車行業(yè)生產一線卻依舊存在著一些依靠“老手藝”而運轉的部門。

ToyotaTimes將聚焦這些用其自身精湛技藝支撐起汽車行業(yè)的“匠人”們,并開啟一個直指日本制造業(yè)精髓的新特輯“支撐日本汽車制造業(yè)的匠人們”。

這次,以新款世極的發(fā)售為契機,我們將分5期時報介紹從事該車型制造的匠人特輯報道,本期為特別篇的第1期。

打造保險杠完美涂層時必不可少的環(huán)節(jié),就是在涂裝前需要對零件進行基礎研磨。本期我們將聚焦以獨特手法完成研磨工作的“樹脂研磨匠人”——山中翼。

第14期 以獨特手法完成基礎研磨保險杠零件的“樹脂研磨匠人”山中翼

豐田汽車 田原工廠涂裝成形部 保險杠制造科 專家(EX)

世極不可或缺的工序

汽車使用的樹脂零件種類繁多,比如外部有保險杠、車門裝飾條(位于前后擋泥板之間的車身底部零件),內部有儀表板和車門板等。

大多數樹脂零件都會采用“注射成型*”的工法,即把加熱熔融的樹脂原材料在高壓下注入注塑機的模具中。

*注射成型:塑料在注塑機加熱料筒中塑化后,由柱塞或往復螺桿注射到閉合模具的模腔中形成制品的塑料加工方法。

注射成型適用于大批量生產,而且它可以很好地再現設計師想要的造型,如復雜的形狀或是光滑的表面。

不過這種工法也有其缺點。注射成型時,上下模會合在一起,熔融后的樹脂原材料被澆注在它們之間。但成型后,在模具的接縫處,樹脂零件上不可避免地會留下細微的線狀痕跡(高度差)。

這個痕跡叫分型線(PL線)*,成型的樹脂零件通常會帶著PL線進入下一道涂裝工序。為了提高生產效率,分型線根據設計和生產工法,會設置在車身不顯眼的位置。

*分型線:一般產品都是由幾塊模具組合成型的,相結合的部位出現的線叫分型線,即PL(Parting line)線。

這么做的另一個原因是PL線造成的高度差非常小,只有0.02毫米左右,而且上面還要涂上四層漆,本身就很難被察覺。

然而,全新世極在重視設計的同時,無法避免大尺寸的保險杠,因而使得PL線的問題難以單純從設計角度進行避免。

世極歷來以“鏡面研磨”著稱,即通過為車身噴漆,讓車身表面像鏡面一樣光滑有光澤。但由于車身采用了鏡面研磨,所以必須盡可能研磨保險杠(樹脂面)上的PL線,做到光滑平整。

負責PL線研磨工序的是山中翼,來自生產全新世極的田原工廠(愛知縣田原市)涂裝成形部,是一位年輕的樹脂研磨匠人。

世極負責人接受了怎樣的思想教育?

山中出生于1983年10月,現39歲。因為他本人“不擅長在人前說話,是只想默默專注于工作的類型”,所以從老家兵庫縣神戶市的工業(yè)高中畢業(yè)后,就去了生產手機液晶屏的工廠等工作。2007年,23歲的山中進入了豐田公司。從那以后,他便在田原工廠涂裝成形部樹脂涂裝科(現保險杠制造科)這一條單行道上砥礪前行。

山中

涂裝成形部分為零件的注射成形組和涂裝組、以及涂裝后組裝裝飾零件等的組,我屬于涂裝組,主要是在涂裝面出現問題時負責研磨修復的工序。

經手過的車型,主要是LAND CRUISER和4RUNNER(4RUNNER為海外改款,日本款名為HILUX SURF)。

我曾經做過手持噴槍噴涂,也算是有過參與手工涂裝樹脂零件的工序的時期,但近年來這一道工序幾乎都是自動化完成,所以我也就長期專注于活用“研磨”的技能,獻身于汽車制造。

2018年山中成為專家(EX)后,同時負責新型車涂裝工序的生產準備。

另外,2022年,作為高技能者培養(yǎng)研修項目(該項目基于豐田的原理原則,旨在培育有造物能力的人才)的一環(huán),山中參加了初代皇冠修復翻新項目。被提拔選入新款世極項目組,正是在研修結束后回到田原工廠所屬部門的節(jié)點。

山中

世極可以說是代表豐田的汽車,所以被任命為新款世極負責人的時候,我感受到了沉甸甸的壓力,到現在這壓力也一點都沒消散。

同時,正因為是世極,才能追求最高的品質,才能在造物上追求精益求精,這樣的想法涌上心頭,我確實也感到興奮不已。

據山中說,負責世極的成員首先要接受思想方面的教育。據說,教導內容涉及世極的歷史,與其他車不同的生產體制,以及汽車制造的心理準備,可謂十分全面。

山中

例如,TPS(豐田生產方式)以徹底排除生產工序中的浪費為目的,但在世極卻有著與之不同的生產體制,這也是我們在接受教育時學到的。

但這并不是說就完全掙脫了TPS,而是思考方式有些區(qū)別,世極要求通過作業(yè)的效率化,將節(jié)省出來的時間全部用于提高品質。

關于我負責的PL線研磨工序,雖然原本就有車身涂裝面的美感和評價品質的“涂膜鮮映性”作為基準,但是世極又單獨設定了非常嚴格的標準。正是這樣,對于世極來說,研磨PL線的工序必不可少。

在山中的作業(yè)空間里,為了確認保險杠表面的光滑度,設置了完全平行且間隔均等的照明燈。

從0.02毫米變?yōu)?.002毫米……

如上文所述,生產過程中一般的做法是將注射成型的樹脂零件,在保留PL線的狀態(tài)下直接進入涂裝工序。但也正因如此,精益求精的山中首先著眼改善的重點便是,研發(fā)能夠盡量磨平PL線的工法。

實際上,如雷克薩斯的“RC”和“RC F”等部分車型,出于設計語言上的考量也需要加一道磨平PL線的工序。于是,山中將這些車型所使用的工法作為參考基準。同時,為打造新款世極所應具備的涂膜鮮映性*,還進行了各種各樣的嘗試。

*涂膜鮮映性:指涂膜表面反映影像(或投影)的清晰程度。

山中在嘗試研發(fā)研磨工法時所使用的各種銼、研磨材料及磨床。

山中

我嘗試過使用噴火槍加熱PL線,也用過牙醫(yī)用來打磨蛀牙的鉆頭。最初的階段我?guī)缀鯂L試了所有想象得到的磨具和方法。最后得出的結論是,需要分3個工序,以磨床配合手工作業(yè)的方式完成打磨工作。

用于完成打磨作業(yè)的銼,根據銼紋粗細程度的不同以數字來區(qū)分標記,數字越小的銼,銼紋越粗糙。

為尋找到最合適的工法,山中嘗試用各種型號的銼進行手工作業(yè),再搭配磨床的電動化作業(yè)方式。得出了幾十種模式的結果后,最終找到了最理想的分3個階段打磨工法。

依靠眼睛和指尖的感覺手工打磨。

具體來說這種工法就是,在第1階段使用600號的銼,磨掉PL線高度差的80~85%。然后在第2階段使用1000號的銼,進一步研磨掉10~15%的高度差。到這一步原本有0.02毫米的PL線高度差就僅剩下0.007毫米了。

實際上,到這一步為止的工法與雷克薩斯RC F是相同的。

但是,這并不能滿足世極所追求的品質。因此還需要進行第3階段的研磨,使用銼紋非常細密的2000號銼進行最終的加工步驟。在完成這步工序后的PL線高度差僅有0.002毫米。

上圖為600號、1000號、2000號的銼。使用600號和2000號銼時搭配磨床使用,使用1000號銼時通過純手工研磨。

山中

在第1階段時要使用磨床進行電動化作業(yè),雖然此時能夠使物體表面大致平整,但為達到最終追求的光滑表面,在第2階段時需要用純手工作業(yè)的方式,根據不同的表面情況進行部分精確打磨。

作業(yè)時的重點是需要一邊用眼睛看,一邊用指尖去感受。所以這一步必須要通過手工作業(yè)來完成。

在確認打磨完成的物體表面時,外行人根本看不出來PL線的存在,用手觸摸也感受不到表面的高低差。

山中用手電筒照在打磨完成的物體表面,確認打磨完成度。

山中

在決定工程時,能夠使用可滿足世極品質的基礎研磨,說實話讓我踏實了很多。因為是從零開始的挑戰(zhàn),所以最初我也不知道是否能夠實現。

從圖片中左側部分開始分別用600號、中央1000號、右側2000號銼進行研磨過的完成樣品。

自動化難以取代的“感覺和技巧”

那么,磨練技能的難點究竟難在哪里呢?山中說,就像許多匠人手藝一樣,這是一個憑“感覺和技巧”說話的世界,很難通過數據來做具體描述,因此唯一的辦法就是積累實踐經驗,讓身體記住作業(yè)時的感覺。

山中

例如,在研磨作業(yè)中,銼要盡量與零件平行,但零件邊緣往往由于彈性的存在會貼合銼,因此銼的切口會超出預期。在這種情況下要保持水平位置,想象在空中進行研磨作業(yè)。

此外,隨著作業(yè)的進行,零件可能會因摩擦而發(fā)熱,如此一來會有像橡皮屑一樣的東西脫落,因此必須靠眼睛和手感來評估這些不確定因素,并判斷銼的角度和力度。目前來看,這些還很難實現工序上的自動化。

事實上,比研磨工作更困難的是評估PL線應研磨到什么程度才能符合世極的質量。

山中

將分型線的高度差研磨到0.002毫米,這一數據并非一開始就設定好了。檢查涂裝后的光潔度,如果質量不合格,就切割研磨部分,用顯微鏡檢查高度差的情況,我們反復重復這一過程,最終確定精度為0.002毫米。

在這個過程中,我們曾一度無法客觀地判斷應該研磨到什么程度,也因此花費了更多時間來確定工法。我希望好好反思,并在下一個項目中充分利用這次的經驗教訓。

作為一名匠人,山中對目前的質量并不是百分之百滿意。他希望不斷挑戰(zhàn)自己,向更高的目標邁進。山中還表示,將來他希望利用自己的技能培養(yǎng)后輩。作為一名樹脂研磨匠人,山中將秉承在世極制造中的“繼承與進化”,繼續(xù)努力下去。

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