当使用正确的材料、设计和应用时，用于运输和加工零件的包装会在车间带来好处
用于在车间运输和加工汽车零件的垫板是整个制造过程，但当公司致力于使生产线精简和环保时，它常常被忽视。今天，重要的是制造商要知道，从头到尾用于运输零件的大多数垫料都可以在整个生产生命周期内重复使用。
虽然几乎所有汽车垫料都是定制的，但在车辆设计退役后，其相关的包装材料可以回收以备将来使用。这对制造商和环境来说是双赢的。在深入研究利用这一点简化流程的公司的案例研究之前，了解更多关于垫料的信息将有所帮助。
现代垫料是如何制造的
发动机零件生产注塑成型和热成型是制造塑料包装的两种主要方法。注塑成型利用分体模具和熔化的塑料流进入这些模具。热成型通过预热塑料平板然后将其压入模具来制造类似的塑料部件。注塑成型的主要好处是一旦创建模具并设置模具，它可以非常快速地创建多个零件。缺点是模具成本极高、交货时间非常长以及注塑设备的维护和清洁成本。
热成型已经接管了大多数制造过程关键垫料，因为它需要更少的时间，初始设置的成本要低得多，并且因为它可以使用真空压力和/或直接机械力来完成。这个过程提供了紧密的公差、严格的规格、找到耐用、可重复使用的垫料所需的清晰细节。它可以利用最新的坚固材料，这些材料不仅符合精确的规格，而且还可以抵抗在恶劣的汽车制造环境中持续重复使用可能产生的磨损和故障。今天，先进的精加工技术使热成型产品与注塑成型的产品相当或更好。
热成型所需的时间少得多，初始设置的成本也低得多，因为它可以使用真空压力和/或直接机械力。
还使用了真空热成型、压制成型、制造、悬垂成型和更多技术。机加工铝模具通常用于小拉伸比的浅零件。然后将这些模具安装在温度控制底座上，以在成型过程中控制模具温度。可以用铝机加工出阳模或阴模以及真空成型或压力成型模具。铸铝模具也被使用。这些是在铸造厂根据垫料设计师加工的图案铸造的。铸铝模具通常用于拉伸比较大的零件，可以是凸模或凹模，真空成型或压力成型。
热成型零件与零件之间的公差为 ±0.005 英寸（0.127 毫米）可能是自动化正常工作所必需的用于机器人装卸。这对于热成型而言不是问题，但尝试通过注塑成型复制极其困难且成本高昂。
与汽车零部件制造商合作
Phil Krasny 曾涉足汽车行业几十年来，先是在通用汽车，然后是他自己的公司 Returnable Packaging Solutions（RPS；密歇根州德克斯特）。
Krasny 与汽车零部件制造的所有领域都有联系，但他指出，重点是精密工具齿轮、离合器、传动部件和其他组件，这些组件通常具有非常锋利和精细的边缘。这对他的所有客户来说都是全面的，包括通用汽车、克莱斯勒、福特和丰田。
许多部件都非常大，而且通常成对出现，需要装入定制设计的单独托盘腔中，在装配线上运送和卸载。通常，这种类型的大型齿轮垫料被设计为制造过程的一部分，在该过程中，机器人将组件从托盘中取出并将它们直接送入装配机。然后将空托盘返回到机器接收最终组装件的一侧。然后将最终组件自动放置回包含原始组件的同一腔体中。这些托盘被收集到滑道中，然后运送给客户。
“这样做的全部意义在于减少步骤并简化从零件制造到构建最终装配的过程，”Krasny sa是的。 “开发适用于组件供应商、生产线和最终客户的单一设计可以节省大量时间和成本，并通过消除不必要的操作员处理来减少潜在错误。在装配过程中使用零件后，汽车客户将托盘送回初始零件供应商，重复该循环。”
汽车生产协调员
Ghafari Associates（密歇根州迪尔伯恩）是一家拥有 29 年历史的全方位服务架构和工程组织。其中一个部门为工业和过程工程提供项目管理和咨询服务。 “我所在的小组，”高级项目工程师 Greg Brenny 说，“主要关注工业和汽车工厂的包装和物料流、线路显示。需要大量的材料处理。”
克莱斯勒是 Ghafari 的客户，他们针对不同的车辆制定了不同的计划。 Ghafari 将在所有人之间进行协调供应商和克莱斯勒的所有不同团队提出一个包装，使用可回收容器将零件从 A 点运送到 B 点。零件装在可回收容器中运到工厂，这些容器返回零件供应商进行重新装填和重新装运。 Ghafari 本身不制造或组装零件。但是，他们确实负责垫料设计流程的实施。
“我们管理所有集装箱、垫料的设计和采购；从计划开始到正式发布，需要多少规格和数量，以确保每个人都能得到他们需要的东西，”Brenny 解释道。 “我们与 Sohner Plastics [密歇根州安娜堡] 等制造商合作，但克莱斯勒从制造商那里购买实际产品。我们管理流程并与制造商合作，以确保它们符合克莱斯勒规格。集装箱被运往制造组件的供应商。”
衬垫设计师/制造商
Hinkle Manufacturing Inc.（俄亥俄州佩里斯堡）提供全方位包装服务。 “我们设计、开发和制造包装，将零件从制造地运送到最终目的地，”总裁兼首席执行官 Taber H. (“Tab”) Hinkle 说。
Hinkle 设计和制造衬垫产品，并在汽车零部件产品发布之初将其交付给零部件供应商。之后，它会发送给最终用户。 Hinkle Manufacturing 不作为零件供应商和最终用户之间的服务提供商参与。 Tab Hinkle 说他正在寻找用于创建初始包装的最佳材料。
该公司设计和制造的垫料类型通常用于对零件进行排序的装配厂。 Hinkle 说，一个很好的例子是为汽车前照灯制作的排序架。托盘中的顺序表明零件号用于哪辆车。托盘将被 pr发送到使用在线排序的生产线，以同时为多辆车提供零件。这通常是手动处理的，因此与用于自动生产线的垫料相比，它呈现出不同的问题。它必须坚固耐用，但仍然对操作员友好。
了解材料
用于制造此类托盘的材料必须符合最终用途的确切需求：零件是否需要特殊保护？由于将放入其中的产品的重量或设计，托盘是否需要额外抵抗损坏？虽然几乎所有用于各个行业的标准垫料甚至一些汽车垫料都是由标准形式的塑料制成的，但用于关键零件包装、处理和交付系统的高精度托盘通常使用特殊材料。最常见的是：
ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯）：这是用于自动化垫料托盘和包装的最常见塑料。 ABS 最重要的机械性能是抗冲击性和硬度。在负载有限的情况下，负载稳定性非常好。 ABS可以通过改变其组分制备成不同等级。两大类是用于挤出成型的 ABS 和用于注塑成型的 ABS。
ABS/TPU：这种材料与 ABS 刚性基层和 TPU（热塑性聚氨酯）防切割覆盖层共挤而成，是一种一类聚氨酯塑料，具有许多有用的特性，包括弹性、透明性以及耐油、耐油脂和耐磨性。 ABS/TPU 具有极强的抗损坏性，不会被零件锋利的机加工边缘切割。
导电 HDPE（高密度聚乙烯）：这种材料可保护零件/组件免受静电放电。这可能发生在带电表面和附近的接地物体之间，并可能导致设备和传感器中敏感电子设备的意外干扰或损坏。 HDPE 材料经过专门配制以防止这种情况发生。 HDPE 通常被回收，并以数字“2”作为其回收符号。
HMWPE（高分子量聚乙烯）：这种重量极轻的材料具有良好的耐磨性和耐磨性。它防水和耐化学品，并提供高机械强度。它还非常适用于具有高介电性能的电绝缘。
TriPly：这是一种新型三层聚丙烯复合材料，由夹在两层光滑外板之间的中央结构板组成。关键特征是中间结构板的几何设计，它在各个方向上都具有出色的刚度。恒定的壁厚提高了结构中间和外板之间的焊接质量，提高了刚度。聚丙烯是可回收的。它可以制造为 2100 毫米宽度和任何需要的长度。优点是重量极轻、耐水和耐化学腐蚀以及强度高。
上述所有材料在垫料中都有一席之地，然而，每个特定应用的要求将决定哪个最适合设计和应用。这就是材料供应商、垫料制造商和包装设计师之间的协作发挥作用的地方。
RPS 的几乎所有应用都使用热成型 ABS/TPU 材料。在处理具有锋利边缘的大型组件和零件时，耐切割性非常重要。任何塑料垫料的问题是它能持续多久。这是因为随着时间的推移，小部分通常会开始被削掉，这不仅会成为装配问题，还会成为污染问题：如果颗粒进入最终产品，可能会对变速箱造成保修损坏。
在通用汽车公司期间，Krasny 对材料进行了测试，以找到一种能够承受零件和齿轮锋利边缘作为垫料的材料。他对凸轮相位器的三个托盘包进行了随机振动测试。尺寸为 36 × 32″ (914 × 813 mm)h 测试重量为 850 磅（382.5 千克）。测试项目符合 ASTM D 4728，运输集装箱随机振动测试的标准测试方法。功率谱密度曲线基于 ASTM D 4169 卡车保证 II 级断点，经 GM NAO Containerization 的 Tom Su 批准修改。测试项目经受修改后的 ASTM D4169 卡车保证 II 级随机振动曲线 180 分钟。
“ABS/TPU 在排湿或排油方面也非常出色，这也是一个问题。随着时间的推移，托盘上的一个小邮票标记可能会导致问题。 ID 邮票通常是石油产品，多年来它们会降解其他材料。这种材料完全可以抵抗。经过多年的使用，您只需将它清洗并晾干，它看起来就像您购买它的那天一样，”Krasny 说。 ME
本文首发于《制造工程》杂志 10 月号。
