丰田新能源汽车生产线（丰田汽车秘中之秘）

L姐有话说：

丰田汽车致力于开发简单、细长、小巧的生产技术。我们有幸对这一“秘中之秘”的最新生产设备进行了采访。虽然制造的都是一般汽车的零部件，但其制造方法是划时代的。可以说，其他汽车制造商不敢尝试，也无法复制这套制造方法。这款生产设备极具灵活性，那它具体是在制造什么，又是怎样制造的呢？

答案就在下文。（经丰田汽车要求，已对部分图像进行加工）

丰田汽车最新生产设备

运行该生产设备的是丰田汽车的成品工场——高冈工场。在第二组装生产线的成型工序中，该生产设备通过注塑成型将多种保险杠混合在一起进行生产，即“保险杠的混合生产”。

例如，成型混合动力车“Priusα”和“Wish”的前后保险杠的基本步骤是：

（1）成型“Priusα”的前保险杠后，对同一车种的后保险杠进行成型；

（2）成型“Wish”的前保险杠后，对同一车种的后保险杠进行成型（图1）。

图1：保险杠的成型周期

图1：保险杠的成型周期

上面为保险杠的新生产设备，成型和模具更换仅为27秒的混合生产。下面为以往的保险杠生产设备，成型和模具更换都需要60秒，是同时生产几十个同样的保险杠。

现阶段，该生产设备与4个车种、年产10万台的混合生产线配合，具备成型4个车种前后保险杠（总计8种保险杠）的实力。

通常，树脂的注塑成型除了要考虑成型时间以外，还要考虑模具更换时间，所以批量生产是最为常见的生产方法。此前，丰田汽车采用的也是这种方法。

具备6个小型柱塞（小型注塑机）的注塑机“TIM（TOYOTA INJECTION MACHINE）”是此次导入的新生产设备的核心成分[图2（a）]。它能独立控制各个小型柱塞，从6个地方向模具注入树脂。这样一来，流道(从喷嘴到成型制品边缘的距离)变短，树脂更容易到达模具的各个角落，进而缩短成型时间。

此外，丰田还进一步缩短时间，在向模具注入树脂的同时进行“真空”处理——通过负压减少空气阻力，使树脂更容易注入。其中，树脂采用的是丰田材料技术部开发的聚丙烯（PP）系列树脂“TOYOTA SUPER OLEFIN　POLYMER”。该树脂兼顾高流动性和高刚性，能够顺利完成薄壁成型。

就这样，丰田成功将成型时间由原来的60秒缩短到了27秒。

多点注入的方法在缩短模具更换时间上也贡献了力量，因为采用多点注入方法的TIM并不需要柱塞承受太大的压力——以往都是用一台大型注塑机将树脂注入模具[图2（b）]，由于流道又长又复杂，为使树脂能从多个分叉流道流入模具的各个角落，需要柱塞加大压力。

图2：注塑机的概念图和成型的解析结果（压力）

图2：注塑机的概念图和成型的解析结果（压力）

（a）丰田汽车开发的注塑机。其具备6个小型柱塞（平面图中只显示5个），能够分散向模具注入树脂，缩短成型时间。模具的注塑点和边缘的压力差减小，锁模力变小，模具的强度降低。（b）以往的注塑机，市面上卖的机型。大型注塑机从单一处向模具注入树脂，模具的注塑点与边缘的压力差较大，锁模力变大，对模具的强度要求较高。

与此相对，使用TIM后，由于流道变短，注塑点和边缘的压力差会变小（锁模力变小），对模具强度的要求也会下降，这使得模具能够小型化、轻量化，容易移动和更换。

逐一制造模具时，通过自动交换装置，成型一次就要更换一次模具。模具与自动交换装置分别位于注塑机的左右两边（图3），成型过程中就要准备好下一个模具，以便将成型结束的模具取下、排出后，迅速投入下一个模具。

图3：新保险杠生产设备的构造

图3：新保险杠生产设备的构造

俯视布局图。中央是注塑机，左右两边配置有自动模具交换装置。成型过程中需要准备好下一个模具，以便成型后自动进行模具排出和新模具投入的更换工作。

与模具交换同样需要缩短时间的是取出成型制品的工序。以往将单个不同种类的成型制品取出时，需要更换机器人手臂前端的夹具，花费一定的时间。为此，丰田汽车开发了一套通用夹具。

该夹具具备18个吸附盘，可通过负压吸附成型制品，即便有些吸盘闲置，其他吸盘也能把持住模具，以对应不同种类的成型制品。

通过以上方法，模具的交换时间和成型时间也由原来的60秒缩短至27秒，即：新生产设备是27秒更换模具和27秒成型，54秒就可以成型一个保险杠，单件生产时间低于60秒。

此外，经由混合生产，保险杠的中间库存也没有了，因为成型工序与随后的涂装工序能够直接连续。这也使得工厂面积缩小了3成。

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