欢迎您的参与
您已提交成功！
3
在富士国际赛车场的“富士汽车运动博物馆”中，展示着丰田内部复原后的梦幻赛车。也许各位读者们会有以下几点疑问：梦幻赛车的研发者是谁？他有着什么样的想法和目的？这究竟是一辆怎样的赛车？本次特别企划将为大家介绍这辆梦幻赛车所蕴涵的历史和意义，并直击该赛车的复原现场，以便于为大家解开困惑。
在第8期中，我们将为您介绍通过铸造技术制造变速器壳体、离合器踏板和刹车踏板的成员们。
本复原计划以代表未来的年轻人为中心，尽可能用当年的方式复原1951年问世的梦幻赛车——TOYOPET RACER，以期让新时代的人们继承前人的造车哲学和技术。
在第3期的报道中，负责复原传动系统的项目组成员们，出色地完成了他们的使命。本期我们将为大家介绍，负责复原变速器壳体、离合器踏板和刹车踏板等零件的项目组成员。首先是来自研发制造中心素形材技术部的中泽润也，他欲通过铸造技术完成这一挑战。
上图为当年的变速器壳体。
中泽于2017年入职丰田公司，当时被分配到铸造生技部。大学时他攻读的是信息系，负责研究编程等工作。
中泽
进入公司以来，我一直从事铸造方面的设备生产准备工作和研发工法*的业务。
之所以参加这个复原计划，是因为上司问我“你要不要去试试”。由于我一直负责少量多品种生产技术的研发工作，所以这次能专注修复1辆车对我来说是个很好的锻炼机会，我果断回答了“一定参加”。
虽然此前我不了解TOYOPET RACER，但当我得知它包含了丰田喜一郎先生那份“想要发展汽车工业”的想法时，真的深受感动。
*工法：工艺方法和工程方法。
复原传动系统的过程中，最大的零件就是变速器壳体。遵照复原计划的宗旨，该零件原本也将采用和当时一样的方法制作。
即先做锻模，然后用沙子把锻模填实，再把做好的模具从砂型中取出，在空洞的部分灌入熔化的铁水（熔汤）使其成形。但是，如果用锻模制作砂型的话，会需要很高的成本和很长的时间。
中泽
如果可以，我还是希望使用锻模的，因为那是当时制造TOYOPET RACER的技术。但是这种方法需要反复制作砂型来修正精度，最少也需要几个月的时间，这样就赶不上复原计划完成的日程了。
因此，最终我们决定不使用锻模，而是使用3D打印机来制作砂型。这项技术很先进，还曾被用于研发制造赛车用发动机。
在利用3D打印技术制作砂型前，有许多必须提前做好的准备工作。首先，中泽去解读了当年传动系统的设计图。
上图为TOYOPET RACER的原始车TOYOPET SD型乘用车的传动系统设计图（复印件）。
铸造零件前，首先要确定原材料。一般情况下，原材料可以通过图纸上JIS（日本工业标准）的材质标示来确认。
原车的变速器壳体很明显是铁制的，但其设计图中的材质标示“CC1”并不存在于JIS的标准中，这该如何是好？
为了解决这个问题，中泽找到了同部门的冈田裕二。冈田于1981年进入当时的丰田汽车工业公司工作，在职41年中30年都埋首在铸造领域的他，研发了各种铸造技术，可谓这方面的专家。同时，冈田也非常喜欢汽车，甚至参与研发了赛车用发动机。
冈田
我也是第一次看到“CC1”这个材质标示。为了解决这个问题，我去了解了当时铸造相关的原材料和技术，浏览了保存在“丰田鞍池纪念馆”的总公司工厂布局图和照片，还看了物料清单*和《丰田汽车75年史》等资料。
后来我们发现，原始车TOYOPET SD型乘用车的设计图绘制出来时，现在的铸造技术还远没有确立，因此也没有JIS标准。我和中泽查阅了各种资料后，推测“CC1”是JIS中的“普通铸铁”。
但考虑到现在的丰田已经不再使用这种原材料了，所以我们决定使用目前能找到的，与之最为接近的“FC230（灰铸铁）”。采用同样的方法制造可确保外观和当年的一样，质量则能达到现代水平。
*物料清单：描述企业产品组成的技术文件。
上图为来自素形材技术部基础研发室的冈田，他是一名铸造领域的专业人士。
在冈田的协助下，中泽突破了“材料难题”这一障碍后，开始着手解决下一个课题——参考旧设计图纸制作3D打印砂型时所需建模数据。
虽然2D设计图上基本记录了如尺寸等详细信息，但若想创建3D建模数据，就会发现图纸上的信息并不完善，有很多缺失。不解决这个问题，就无法制作3D建模。因此，中泽参考了保存在合作公司的TOYOPET SD型乘用车变速器，将缺失信息补全。
中泽
通过确认实物，对理解零件的各个形状都发挥了怎样的作用有很大帮助。我们可以推断出制作时，是由于制作方式的限制才做成了这种形状？还是这种形状有助于提高行驶性能？准确把握零件尺寸上哪些地方的精准度要求是高还是低。
与现在的变速器相比，老款变速器很多结构设计的金属壁过厚，但其实以当年的技术工法来衡量，这种结构不仅符合标准，且丝毫没有浪费材料。通过这件事让我感受到了70年间制造技术的进步，也意识到了我们不应轻易满足于现状这件事。
使用砂型铸造法制作零件时，与一下子就能出成品的切削加工不同，在零件完成前还有一大难题。
为使高温铁熔汤（金属溶液）顺利流至砂型空洞的末端，使其冷却定型后成为与设计图中形状相同的零件，以及为了防止铸造零件中出现蜂窝状气孔，需要在砂型内的熔汤通道上多下功夫。
而且，金属在冷却凝固后会收缩，所以砂型的尺寸需要略大于零件实际尺寸。另外，将铸造零件从砂型中取出后，还要进行去除多余结构的精加工成形工序，因此，在设计成品零件尺寸时，还要提前打出加工余量来。
为解决上述问题工作组创建了两种模式的3D建模数据。一种是精加工成品数据，另一组则是精加工成品前一阶段的数据。
上图为根据旧设计图制作的3D建模数据。
其实还有两位员工与中泽一起进行着分析解读2D设计图、确认设计图纸上没有记载的信息、制作变速器壳体加工前与完成品两种3D建模数据等工作，他们是同样隶属于素形材技术部的藤原友司和长谷川匠。中泽出于培养年轻人才的考虑，与上司沟通了自己的想法，随后上司便找到了这两位年轻的员工。
藤原
我的日常工作是负责制作发动机气缸盖铸造时所用锻模的3D建模工作。无论是分析2D设计图制作3D建模，还是制作3D砂型建模，对我来说都是首次挑战。
设计图纸上的标记是遵照过去的工法所记录，因此会有很多地方尺寸数据不全，或者存在多余的部分，每个细节我们都要讨论怎样处理才合适，每天都在积累新经验。这次经历也让我们见识到了老前辈们以当年的技术所制作出的零件之精良，为老前辈们的造物热情所感动。
长谷川
平日里我的工作是负责汽车行驶系统3D建模。我完全不了解TOYOPET RACER，也没有过分析2D设计图制作3D建模的经验，所以这次项目对我来说难度颇高。
无论是参与砂型制作，还是研究成品前一阶段的建模数据，我还都是第一次。一直以来我从事的都是辅助性工作，像这样参与项目里的每个环节真的是前所未有，是一次千载难逢的成长机会。
上图为隶属于素形材技术部，致力于铸造变速器壳体、离合器与刹车踏板制作的年轻人们（从左到右依次为水越组长、宫田、村上、长谷川、山鹿、藤原）。
另外，同属素形材技术部的村上凛，负责离合器与刹车踏板3D建模数据制作。这位2021年刚刚进入公司的新人，在入职不久便参与了该项目。
村上
我之所以会参加这个项目，是因为上司对我说：“这个项目里都是年轻人，你要不要也试试看？”
其实学生时代的我，学的是纤维科学时尚纤维专业，对铸造以及TOYOPET RACER真的毫无概念。可以说我这个纯小白是在前辈们的指导帮助下一路走下来的。最后，当看到自己负责设计的零件完成，被组装到汽车上那一刻，真的发自内心感到喜悦，对我来说是非常宝贵的经验。
通过上述方式，以制作完成的3D建模为基础，用3D打印技术制造变速器壳体与踏板类砂型。
上图为使用3D打印技术制作的变速器壳体砂型。将上下两个砂型组合，向砂型内部空洞浇铸熔汤，待冷却后零件成形。
向砂型中浇铸溶液的工作，由研发制造中心铸造部的老师傅们负责。待零件冷却，将其从砂型中取出，进行精加工成形工序，与3D建模数据进行对比确认后，变速器壳体与踏板类的零件铸造工作终于完成。
判断砂型中的铸铁已经凝固，破坏砂型后铸造零件便现出真身。最后再进行去除多余部分的精加工工序，零件便制作完成。
负责这一工作的是同属素形材技术部的宫田刚。
宫田
以前，无论是变速器壳体还是踏板类，我从来没担任过铸铁旧零件的检查工作。更令人惊讶的是，铸铁零件与现在的铝合金零件形状完全不同。
当看到变速器壳体、离合器与刹车踏板成品时，主导项目制作的中泽感叹道：“这完全超出了预期”。
上图左侧是精加工成形后的变速器壳体零件，右侧为在变速器壳体中组装了差动齿轮等零件后的状态。
中泽
其实，原本用于铸造汽车零件的锻模与砂型，要花费数年时间制作，但这次因项目时间有限，我们决定使用3D打印技术来制作铸造用砂型。出乎意料的是，现在3D建模数据精度非常高，在最后进行精加工成形时特别顺利，毫不费力就完成了最后工序。
虽然通过这次项目让我意识到自己在掌握铸造方面知识的不足，但值得欣喜的是，最后的成品完成度竟然出乎意料地好。我认为，通过这次项目我们学到了很多知识，为将来遇到品种多、数量少的零件生产课题提供了解决思路。
老实说，最初我十分不安，担心这个项目无法顺利完成，但在多方的支持与帮助下，我们总算是突破难关完成了任务。这次经历让我切身地感受到“勇于尝试才能成功”这一道理。今后，面对挑战时我将不再畏惧，以更加积极的心态去尝试挑战自己想做的事情。
上图左侧为铸造制作的离合器与刹车踏板，右侧为将左侧零件精加工成形后，顺利安装到汽车底盘上的状态。
本次项目中有许多如解读旧设计图、制作3D建模数据这种，项目组成员们日常工作中少有机会接触的工作。所有人都通过这次项目获得了宝贵经验。项目组以中泽为首，成员们多为20多岁的年轻人。从这点上来看，这次项目是培养人才的一次绝佳机会，十分有意义。对项目组成员们来说，这次经验也一定会伴随他们一生，为他们今后的事业发展提供巨大帮助。
下回，我们将为大家带来本系列的第9期报道。介绍悬架、制动器的研发与制作项目组成员们，如何从零开始攻克难关的奋斗故事。敬请期待！
（文章：涩谷康人）
