ES2302797T3 - Procedimiento de fabricacion de un cigueñal. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de fabricación de un cigüeñal (10) de motor de combustión interna, particularmente de vehículo automóvil, que comprende un tramo cilíndrico axial delantero (18) y un tramo cilíndrico de extremidad axial trasera (20) que son coaxiales, del tipo que comprende una fase inicial en el curso de la cual se mecanizan las extremidades axiales del cigüeñal (10) bruto, al menos una fase intermediaria en el curso de la cual el cigüeñal (10) en proceso de fabricación, o cigüeñal (10) intermediario, es montado en un utillaje que sujeta al menos una extremidad axial del cigüeñal (10) intermediario con la ayuda de al menos un órgano (36, 38) de aprehensión y/o de arrastre con vistas a efectuar operaciones de fabricación sobre el cigüeñal (10) intermediario, y una fase final en el curso de la cual se efectúan sobre el cigüeñal intermediario (10) intermediario operaciones de acabado de manera que se obtenga el cigüeñal (10) terminado, caracterizado porque, en el curso de la fase inicial, se realiza en al menos una extremidad axial del cigüeñal (10) bruto, una boquilla provisional (40, 42), en forma de cilindro macizo o de corona anular sensiblemente cilíndrica, de diámetro (D1, D3) y de longitud axial (L1, L3) determinados, de manera que la forma de cada boquilla provisional (40, 42) sea complementaria del órgano (36, 38) de aprehensión y/o de arrastre asociado al utillaje de cada fase intermediaria, y porque en el curso de la fase inicial se elimina la materia que constituye cada boquilla provisional (40, 42), de manera que se formen los tramos cilíndricos de extremidad axial (18, 20) del cigüeñal (10) terminado.
Description
Procedimiento de fabricación de un cigüeñal.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de fabricación de un cigüeñal de motor de combustión
interna. (véase por ejemplo el documento
FR-A-27 61129).
La invención se refiere más particularmente a un
procedimiento de fabricación de un cigüeñal de motor de combustión
interna, particularmente de vehículo automóvil, que comprende un
tramo cilíndrico de extremidad axial delantera y un tramo cilíndrico
de extremidad axial trasera que son coaxiales, del tipo que
comprende una fase inicial en el curso de la cual se mecanizan las
extremidades axiales del cigüeñal bruto, al menos una fase
intermedia en el curso de la cual el cigüeñal en proceso de
fabricación, o cigüeñal intermediario, es montado en un utillaje que
sujeta al menos una extremidad axial del cigüeñal intermediario con
la ayuda de al menos un órgano de aprehensión y/o de arrastre con
vistas a efectuar operaciones de fabricación sobre el cigüeñal
intermediario, y una fase final en el curso de la cual se efectúan
sobre el cigüeñal intermediario operaciones de acabado de manera
que se obtenga el cigüeñal terminado.
Se ha hecho necesario renovar de manera cada vez
más ajustada los órganos mecánicos de un motor, como de las otras
piezas de un vehículo, de manera que se puedan proponer
permanentemente productos de concepción moderna.
Esta renovación regular implica una gran rapidez
de desarrollo y de puesta en producción de las nuevas piezas.
Las líneas de producción del tipo flexibles
permiten responder a estas restricciones.
La utilización de líneas de fabricación del tipo
flexibles para la realización de cigüeñales permite fabricar
diferentes tipos de cigüeñales en la misma cadena de
fabricación.
Estas líneas flexibles permiten una gran rapidez
de renovación de las gamas de piezas puesto que no es necesario
modificar todos los elementos de la cadena para poner en producción
un nuevo tipo de cigüeñal diferente del precedente.
Sin embargo, el cigüeñal es una de las piezas
más solicitadas del motor. Estas solicitaciones implican
restricciones de fabricación importantes, en particular de las
tolerancias dimensionales y geométricas del orden de algunos
micrómetros.
Estas severas tolerancias necesitan la
utilización de útiles de mecanización de alta tecnología y
precauciones particulares durante la fabricación.
Además, cada tipo de cigüeñal está dimensionado
con la mayor exactitud con el fin de optimizar los rendimientos y el
volumen del motor asociado. No hay por consiguiente dimensiones
comunes de un tipo de cigüeñal a otro.
Por consiguiente, las máquinas de la cadena de
fabricación deben adaptarse a las dimensiones de cada uno de los
tipos de cigüeñales.
Para que las líneas de fabricación flexibles
puedan alcanzar los objetivos fijados de rendimiento industrial,
particularmente en materia de calidad, de costes y de tiempos, el
tiempo de cambio de producto, es decir el tiempo necesario para que
la línea de fabricación esté en condiciones de pasar de un tipo de
cigüeñal a otro, debe ser lo más corto posible y las intervenciones
necesarias para este paso deben ser lo más simples posible.
La mayor automatización de las máquinas permite
mejorar la flexibilidad de las líneas de fabricación.
No obstante, las máquinas actuales no comprenden
dispositivo flexible que permita sujetar o arrastrar en rotación
diferentes tipos de cigüeñales.
Estas adaptaciones manuales de las sujeciones de
pieza, por ejemplo de los cambios de elementos o de ajustes, son
siempre necesarias.
Estas adaptaciones provocan paradas de
producción y disminuyen por consiguiente el rendimiento de la línea
de producción.
Estas adaptaciones necesitan intervenciones por
parte de operadores, lo que aumenta el tiempo y los costes de
fabricación.
Estas adaptaciones tienen también consecuencias
nefastas sobre la calidad de la fabricación puesto que aumentan los
riesgos de mala colocación de los mandriles, de las mordazas o de
las coquillas tras el cambio de estos elementos sobre el útil de
fabricación.
Se ha propuesto utilizar un útil que comprende
mordazas escalonados para la sujeción de pieza. Las mordazas
escalonadas permiten al útil asir piezas de dos diámetros
diferentes.
Sin embargo este principio limita la diversidad
de las piezas solamente a dos diámetros diferentes, lo que hace
limitar la diversidad de los cigüeñales fabricados en la cadena de
fabricación a dos tipos.
Se ha propuesto también uniformizar los valores
de diámetro de las extremidades de los cigüeñales.
Este principio no es válido más que para una
familia de motores modulares puesto que esto limita la diversidad
posible de las formas de cigüeñales realizados en la cadena de
fabricación.
La invención se dirige por consiguiente a
remediar estos inconvenientes evitando las adaptaciones de sujeción
de pieza en los cigüeñales.
Con este objeto, la invención propone un
procedimiento del tipo descrito precedentemente, caracterizado
porque, en el curso de la fase inicial, se realiza, en al menos una
extremidad axial del cigüeñal bruto, una boquilla provisional, en
forma de cilindro macizo o de corona anular sensiblemente
cilíndrica, de diámetro y de longitud axial determinados, de manera
que la forma de cada boquilla provisional sea complementaria del
órgano de aprehensión y/o de arrastre asociado al utillaje de cada
fase intermediaria, y porque en el curso de la fase final se elimina
la materia que constituye cada boquilla provisional, de manera que
forman los tramos cilíndricos de extremidad axial del cigüeñal
terminado.
De acuerdo con otras características de la
invención:
- se realiza una boquilla provisional en cada
una de las extremidades axiales del cigüeñal bruto;
- en el curso de la fase inicial, se realiza en
la extremidad axial delantera del cigüeñal bruto una boquilla
provisional en forma de cilindro macizo, que se extiende axialmente
hacia adelante, de longitud axial y de diámetro exterior superiores
respectivamente a la longitud axial y al diámetro exterior del tramo
cilíndrico de extremidad axial delantera del cigüeñal terminado, y
se realiza en la extremidad axial delantera del cigüeñal bruto una
boquilla provisional trasera en forma de corona anular sensiblemente
cilíndrica, de diámetro exterior superior al diámetro exterior del
tramo cilíndrico de la extremidad axial trasera, que delimita, con
el tramo cilíndrico de extremidad axial trasera, una superficie
transversal de escalón orientada hacia atrás;
- la corona trasera delimita, con el tramo
cilíndrico de extremidad axial trasera, una superficie transversal
de escalón orientada hacia adelante;
- en el curso de la fase inicial, se realiza en
la cara transversal de extremidad delantera del cilindro delantero
un agujero central coaxial al cigüeñal y al menos un agujero
descentrado de orientación angular de eje paralelo al eje del
cigüeñal que están previstos para cooperar respectivamente con la
punta y con el perno de un utillaje utilizado durante la fase
intermediaria;
- se realizan dos agujeros de orientación
angular que son diametralmente opuestos con relación al eje del
cigüeñal;
- en el curso de la fase final, la materia que
constituye cada boquilla provisional es eliminada mediante
mecanización.
Otras características y ventajas de la invención
se harán evidentes con la lectura de la descripción detallada que
sigue, para la compresión de la cual se hará referencia a los
dibujos adjuntos en los cuales:
- la figura 1 es una vista en perspectiva que
representa un cigüeñal terminado de un motor de combustión
interna;
- la figura 2 es una vista lateral que
representa al cigüeñal de la figura precedente y que representa
medios de aprehensión y de arrastre en rotación del cigüeñal
mediante un torno;
- la figura 3 es una vista similar a la
precedente que representa en trazos discontinuos las boquillas
provisionales del cigüeñal;
- la figura 4 es una vista ampliada similar a la
precedente que representa la boquilla provisional de la extremidad
axial delantera del cigüeñal;
- la figura 5 es una vista similar a la
precedente que representa la boquilla provisional de la extremidad
axial trasera del cigüeñal;
- la figura 6 es una vista similar a la de la
figura 1 que representa al cigüeñal provisto de sus boquillas
provisionales;
- la figura 7 es una vista similar a la de la
figura 2 que representa al cigüeñal de la figura 6 y que representa
medios de aprehensión y de arrastre en rotación del cigüeñal
mediante un torno;
- la figura 8 es una vista frontal según la
flecha F que representa la extremidad axial delantera del cigüeñal
de la figura 7.
Se ha representado en la figura 1 un cigüeñal 10
de un motor de combustión interna de vehículo automóvil que
comprende cuatro cilindros.
A lo largo de la descripción se utilizará
arbitrariamente una orientación de delante atrás según el eje
A-A del cigüeñal 10 que corresponde a una
orientación de izquierda a derecha considerando las figuras 1 y
2.
El cigüeñal 10 comprende clásicamente gorrones
12 de eje A-A que están previstos para reposar sobre
palieres del motor, y pivotes 14 sobre los cuales están previstas
las bielas y los pistones del motor para ser articulados.
Los gorrones 12 y los pivotes 14 están unidos
unos a otros mediante dos codos 16, o brazos de manivela.
El cigüeñal 10 comprende un tramo cilíndrico de
extremidad axial delantera 18 y un tramo cilíndrico de extremidad
axial trasera 20 que son coaxiales al eje A-A del
cigüeñal 10.
El tramo delantero 18 está previsto aquí para
ser montado en el motor del lado del volante motor, mientras que el
tramo trasero 20 está previsto aquí para ser montado en el motor del
lado de la distribución; es decir que el tramo trasero 20 está
previsto para soportar al piñón de arrastre de los árboles de levas
del motor.
El tramo delantero 18 forma aquí un pasador de
centrado del cigüeñal 10 en un agujero complementario del volante
motor.
El cigüeñal 10 comprende también en su
extremidad axial delantera, retirado axialmente hacia atrás con
relación al tramo delantero 18, una base 22 que tiene la forma de
una corona anular cilíndrica.
La base 22 está prevista para estar en apoyo
axial, por su cara transversal delantera, contra la cara transversal
trasera del volante motor, de manera que permita la fijación del
volante motor al cigüeñal 10, por ejemplo mediante atornillado.
El procedimiento de fabricación de este cigüeñal
10 de acuerdo con el estado de la técnica comprende generalmente las
fases siguientes:
- una fase inicial en el curso de la cual se
mecanizan las extremidades axiales del cigüeñal 10 bruto, de manera
que se formen los tramos delantero 18 y trasero 20;
- al menos una fase intermediaria en el curso de
la cual el cigüeñal 10 en proceso de fabricación, o cigüeñal
intermediario, es montado sobre un torno que sujeta las dos
extremidades axiales del cigüeñal 10, con vistas a efectuar
operaciones de mecanización sobre el cigüeñal 10 intermediario;
- una fase final en el curso de la cual se
efectúan sobre el cigüeñal 10 intermediario operaciones de acabado
de manera que se obtengan el cigüeñal 10 terminado.
En el curso de la puesta en práctica del
procedimiento de fabricación del cigüeñal 10 en la cadena de
fabricación, se utilizan útiles que necesitan sujetar al cigüeñal 10
y arrastrarlo en rotación. Se utiliza por ejemplo un torno para
mecanizar ciertos elementos del cigüeñal 10.
Como se ha representado en la figura 2, el torno
comprende generalmente en la parte delantera una punta 24 que es
insertada en un agujero delantero 26 realizado en la cara
transversal delantera 28 del tramo delantero 18 y en la parte
trasera una contrapunta 30 que es insertada en el agujero trasero 32
realizado en la cara transversal 34 del tramo trasero 20.
El torno comprende también medios de embridado
del cigüeñal 10, aquí mordazas delanteras 36 que sujetan radialmente
la base 22 y mordazas traseras 38 que sujetan radialmente al tramo
trasero 20.
Estas mordazas 36, 38 permiten particularmente
al torno arrastrar al cigüeñal 10 en rotación.
Se constata que estas mordazas 36, 38 deben ser
adaptadas respectivamente al diámetro de la base 22 y al diámetro
del tramo trasero 20 que son diferentes de un tipo de cigüeñal 10 a
otro.
Es por lo que la invención propone realizar el
cigüeñal 10 de acuerdo con el procedimiento siguiente.
El procedimiento de acuerdo con la invención
propone realizar, en el curso de de la fase inicial, una boquilla
provisional 40, 42 en cada una de las extremidades axiales del
cigüeñal 10, desapareciendo cada una de estas boquillas
provisionales 40, 42 en el curso de la fase final.
En la figura 3, las boquillas provisionales 40,
42 están representadas a trazos discontinuos en el cigüeñal 10. Se
constata por consiguiente que las boquillas provisionales 40, 42
constituyen aportes de materia con relación a un cigüeñal 10
clásico.
El cigüeñal 10 provisto de sus boquillas
provisionales 40, 42 está representado en perspectiva en la figura
6.
La boquilla provisional delantera 40,
representada en la figura 4, tiene la forma de un cilindro macizo
que se extiende axialmente hacia delante desde la cara transversal
delantera de la base 22.
La longitud axial L1 del cilindro delantero 40
es superior a la longitud axial L2 del tramo cilíndrico delantero
18, y el diámetro exterior D1 del cilindro delantero 40 es superior
al diámetro exterior D2 del tramo cilíndrico delantero 18.
La boquilla provisional trasera 42, representada
en la figura 5, tiene la forma de una corona anular cilíndrica que
está realizada alrededor del tramo cilíndrico trasero 20.
El diámetro exterior D3 de la corona trasera 42
es superior al diámetro exterior D4 del tramo cilíndrico trasero 20
y la longitud axial L3 de la corona trasera 42 es inferior a la
longitud axial L4 del tramo cilíndrico trasero 20, de manera que la
corona trasera 42 delimita con el tramo cilíndrico trasero 20 una
superficie transversal de escalón 44 orientada hacia adelante y una
superficie transversal de escalón 46 orientada hacia atrás.
El cilindro delantero 40 y la corona trasera 42
están previstos para ser sensiblemente idénticos de un cigüeñal 10 a
otro, cualquiera que sea su tipo.
En particular, cualquiera que sea el tipo de
cigüeñal 10, los diámetros exteriores D1 de los cilindros delanteros
40 son idénticos y los diámetros exteriores D3 de las coronas
traseras 42 son idénticos.
El cilindro delantero 40 y la corona trasera 42
del cigüeñal 10 son utilizados durante las fases intermediarias del
procedimiento de fabricación del cigüeñal 10 para sujetar las
extremidades axiales del cigüeñal 10, como se ha representado en las
figuras 7 y 8.
En efecto, siendo los diámetros D1, D3 del
cilindro delantero 40 y de la corona trasera 42 siempre idénticos,
permiten utilizar los mismos medios de embridado 36, 38 cualquiera
que sea el tipo de cigüeñal 10 fabricado. Ya no es por consiguiente
necesario adaptar el diámetro de apriete de las mordazas 36, 38 del
útil.
En la figura 7 se han representado las mordazas
delanteras 36 que sujetan radialmente al cilindro delantero 40 y las
mordazas traseras 38 que sujetan radialmente la corona trasera
42.
La cara transversal delantera 48 del cilindro
delantero 40 comprende un agujero central escalonado 50 de eje
A-A, siendo el diámetro de su tramo delantero
superior al diámetro de su tramo trasero y siendo el diámetro de su
tramo trasero sensiblemente igual al diámetro del agujero 26 del
tramo delantero 18 del cigüeñal de la figura 1, de manera que
permita la inserción de la punta 24 del torno en la extremidad axial
delantera del cigüeñal 10.
Se observa que, según las máquinas utilizadas
durante la fabricación del cigüeñal 10, el embridado puede
efectuarse en las dos extremidades axiales o en una sola extremidad
axial del cigüeñal 10, y la punta y la contra-punta
pueden no ser utilizadas.
Ventajosamente, se realizan en la cara
transversal delantera 48 del cilindro delantero 40 dos agujeros
descentrados 52, 54, diametralmente opuestos con relación al eje
A-A del cigüeñal 10 y de ejes paralelos al eje
A-A del cigüeñal 10.
Los agujeros descentrados 52, 54 están previstos
para recibir el perno 56 de un útil de mecanización utilizado
durante la fase intermediaria, de manera que permitan la orientación
angular el arrastre en rotación del cigüeñal 10.
Se observa que los agujeros descentrados 52, 54
son idénticos cualquiera que sea el tipo de cigüeñal 10
realizado.
La profundidad de los agujeros descentrados 52,
54 es inferior a la diferencia entre la longitud axial L1 del
cilindro delantero 40 y la longitud axial L2 del tramo delantero 18,
de manera que desaparecen al mismo tiempo que las boquillas
provisionales 40, 42 durante la fase final del procedimiento.
Preferentemente, el sistema de orientación y de
arrastre en rotación por el perno 56 reemplaza el dispositivo de
embridado mediante las mordazas 36, 38.
Este sistema de arrastre permite así desacoplar
totalmente las zonas situadas alrededor de las extremidades axiales
del cigüeñal 10, que no comprende ya dispositivo de embridado, para
facilitar las operaciones de mecanización.
De acuerdo con otra variante de realización que
se representa a trazos discontinuos, en la figura 7, la corona
trasera 42 se prolonga axialmente hacia adelante, en la zona 58,
hasta la extremidad axial delantera del tramo trasero 20.
Este aporte de materia permite rigidizar el
cigüeñal 10 con el fin de evitar que se deforme durante las fases
intermediarias del procedimiento de fabricación, particularmente
durante la realización de desbastes.
Durante la fase final del procedimiento de
acuerdo con la invención, la materia que constituye el cilindro
delantero 40 y la corona trasera 42 es eliminada mediante
mecanización, de manera que se formen los tramos cilíndricos
delantero 18 y trasero 20 del cigüeñal 10 terminado.
Claims (7)
1. Procedimiento de fabricación de un cigüeñal
(10) de motor de combustión interna, particularmente de vehículo
automóvil, que comprende un tramo cilíndrico axial delantero (18) y
un tramo cilíndrico de extremidad axial trasera (20) que son
coaxiales, del tipo que comprende una fase inicial en el curso de la
cual se mecanizan las extremidades axiales del cigüeñal (10) bruto,
al menos una fase intermediaria en el curso de la cual el cigüeñal
(10) en proceso de fabricación, o cigüeñal (10) intermediario, es
montado en un utillaje que sujeta al menos una extremidad axial del
cigüeñal (10) intermediario con la ayuda de al menos un órgano (36,
38) de aprehensión y/o de arrastre con vistas a efectuar operaciones
de fabricación sobre el cigüeñal (10) intermediario, y una fase
final en el curso de la cual se efectúan sobre el cigüeñal
intermediario (10) intermediario operaciones de acabado de manera
que se obtenga el cigüeñal (10) terminado,
caracterizado porque, en el curso de la
fase inicial, se realiza en al menos una extremidad axial del
cigüeñal (10) bruto, una boquilla provisional (40, 42), en forma de
cilindro macizo o de corona anular sensiblemente cilíndrica, de
diámetro (D1, D3) y de longitud axial (L1, L3) determinados, de
manera que la forma de cada boquilla provisional (40, 42) sea
complementaria del órgano (36, 38) de aprehensión y/o de arrastre
asociado al utillaje de cada fase intermediaria, y porque en el
curso de la fase inicial se elimina la materia que constituye cada
boquilla provisional (40, 42), de manera que se formen los tramos
cilíndricos de extremidad axial (18, 20) del cigüeñal (10)
terminado.
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación precedente, caracterizado porque se realiza
una boquilla provisional (40, 42) en cada una de las extremidades
axiales del cigüeñal (10) bruto.
3. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación precedente, caracterizado porque en el curso
de la fase inicial, se realiza en la extremidad axial delantera del
cigüeñal (10) bruto una boquilla provisional (40) en forma de
cilindro macizo, que se extiende axialmente hacia adelante, de
longitud axial (L1) y de diámetro exterior (D1) superiores
respectivamente a la longitud axial (L2) y al diámetro exterior (D2)
del tramo cilíndrico de extremidad axial delantera (18) del cigüeñal
(10) terminado, y se realiza en la extremidad axial trasera del
cigüeñal (10) bruto una boquilla provisional trasera (42) en forma
de corona anular sensiblemente cilíndrica, de diámetro exterior (D3)
superior al diámetro exterior (D4) del tramo cilíndrico de
extremidad trasera (20), que delimita, con el tramo cilíndrico de
extremidad axial trasera (20), una superficie transversal de escalón
(46) orientada hacia atrás.
4. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación precedente, caracterizado porque la corona
trasera (42) delimita, con el tramo cilíndrico de extremidad axial
trasera (20), una superficie transversal de escalón (44) orientada
hacia adelante.
5. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizado porque en el
curso de la fase inicial, se realiza en la cara transversal de
extremidad delantera (48) del cilindro delantero (40) al menos un
agujero central (50) coaxial al cigüeñal (10) y al menos un agujero
descentrado (52, 54) de orientación angular de eje paralelo al eje
(A-A) del cigüeñal (10) que están previstos para
cooperar respectivamente con la punta (24) y con el perno (56) de un
utillaje de mecanización utilizado durante la fase
intermediaria.
6. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación precedente, caracterizado porque se realizan
dos agujeros (52, 54) de orientación angular que son diametralmente
opuestos con relación al eje (A-A) del cigüeñal
(10).
7. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en
el curso de la fase final, la materia que constituye cada boquilla
provisional (40, 42) es eliminada mediante mecanización.
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