丰田“精益生产”又出技术革新,雷克萨斯充当小白鼠

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1、丰田“精益生产”又出技术革新，雷克萨斯充当小白鼠精益生产管理丰田相继向工厂导入了多项革新性制造技术。该公司以2008年发生的雷曼危机为契机，以降低成本和提高质量为目标，快速开发了多项制造技术。激光螺旋焊接为了缩短车身焊接工序的周期而开发的技术是“激光螺旋焊接”（LSW：LaserScrewWelding）（图1）。丰田为田原工厂、堤工厂、元町工厂、丰田九州工厂导入了该技术，并从“雷克萨斯IS”开始推广。焊接速度高达每焊点0.3～1.0秒，可缩短工序周期。提高了焊接质量以投入实用。目前，车身焊接的主流技术是点焊。方法是用电极夹着钢板，然后通入电流，利用此

2、时产生的热量（电阻热）来熔化并接合钢板。这种工艺存在的课题是所需时间长，焊接速度为每个焊点2.0～2.5秒。为了缩短焊接时间和工序周期，丰田采用了激光焊接法。激光焊接法的焊接速度高达每个焊点0.3～1.0秒，比点焊快两倍以上。这是因为从一个焊点到下一个焊点的移动速度很快。激光焊接是利用透镜聚光产生的热量来熔融并焊接钢板的方法。通过控制透镜，可使激光快速移动至焊点，因此能够实现高速焊接。普通的激光焊接存在质量不稳定的问题，比如钢板的焊缝容易烧穿或者出现孔洞，但丰田克服了这一难题。不过，该公司并未公开技术详情。新的激光焊接机与点焊机一样，安装在工业用机器臂

3、的顶端来使用。不过，由于每台机器人的焊接打点数更多，因此需要的机器人数量更少。最终，成功利用激光螺旋焊接缩短了焊接工序的周期。为了让新开发的激光焊接技术不仅能用于钢材，还能用于铝合金，丰田正在努力推进开发。如果两种材料能够使用相同的焊接机，就能节省一条焊接生产线。而且，由于能够高速焊接，因此还能构建前所未有的小型焊接生产线。由此便有望使设备投资额降至1/2以下。目前，丰田使用点焊方式来焊接钢材，使用摩擦搅拌焊接方式来焊接铝合金。由于工艺不同，因此必须设置不同的焊接设备。不过，激光焊接也存在课题，那就是铝合金容易断裂。在焊接之后进行冷却凝固时，铝合金的收

4、缩幅度大于钢材，因此无法在与钢材相同的焊接条件下，使用激光焊接方式来焊接铝合金。丰田通过改进温度控制，抑制了铝合金断裂。据介绍，目前这项技术已有眉目，应用于车身的时间已经不远了。CFRP面板的快速成型法面向碳纤维增强树脂基复合材料制成的前发动机罩及车顶等，丰田开发了可缩短周期时间的成型法。在射出树脂时，通过在模具稍微打开而不是完全闭合的状态下射出，以缩短加工时间。“雷克萨斯RCFCarbonPackage”采用新成型法之后，每块前发动机罩的周期时间缩短到了10分钟左右（图2）。而2010年上市的“雷克萨斯LFA”的前发动机罩的周期时间则长达1小时左右。

5、另外，采用新成型法后，可将冲压机由合模力为3000tf（约29.4MN）的机型改为1000tf（约9.8MN）的小型产品，因此还可降低设备投资额。图2“雷克萨斯RCFCarbonPackage”前发动机罩和车顶以CFRP成型。每块前发动机罩的周期时间为10分钟左右，远远低于以前的约1小时。外侧使用树脂传递成型技术（RTM，ResinTransferMolding）。具体方法是，先切割碳纤维基材，将其放入加热至90～150℃的模具中，在模具温度为150℃的状态下直接注入树脂，然后让树脂凝固，等其凝固之后再将模具温度由150℃降至20℃，进行脱模冷却。内侧

6、则使用片材冲压成型技术。将长度不同的碳纤维（长纤维）和树脂片材放入模具，将模具温度提高至150℃，一边让树脂融化一边进行冲压，使熔融树脂流遍模具的所有区域。然后，待树脂凝固后，将温度由150℃降至20℃，进行脱模冷却。内侧的部件数量也由7个减少到了4个。