ES2309499T3 - Procedimiento para fabricar piezas de vehiculo, especialmente piezas de forro exterior individualizadas, a partir de piezas de serie procucidas en un proceso de fabricacion en serie. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para fabricar piezas de vehículo, especialmente piezas de forro exterior para vehículos, en el que se fabrica con un material de partida una pieza de serie (1) semiacabada o acabada tridimensionalmente preformada, especialmente una pieza de forro exterior de serie, para un tipo de vehículo fabricado en un proceso de producción en serie, y se fabrica con la pieza de serie preformada (1) una pieza individualizada impartiendo posteriormente un contorno tridimensional (2) a la pieza de serie (1) por medio de una herramienta de conformación (4) a manera de mandril que es presionada desde un lado contra la pieza de serie (1) y trasladada al mismo tiempo con relación a dicha pieza de serie (1), caracterizado porque - se fabrica la pieza de serie (1) con el material de partida por medio de embutición profunda y - se produce de una sola vez el contorno tridimensional (2) mediante una traslación única de la herramienta de conformación (4).
Description
Procedimiento para fabricar piezas de vehículo,
especialmente piezas de forro exterior individualizadas, a partir de
piezas de serie producidas en un proceso de fabricación en
serie.
La presente invención concierne a un
procedimiento para fabricar piezas de vehículo según el preámbulo de
la reivindicación 1.
Un procedimiento de esta clase es conocido por
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, volumen 2002, No. 08, 5 de Agosto de 2002
(05-08-2002) & JP 2002 102944 A
(HONDA MOTOR CO LTD), 9 de Abril de 2002
(09-04-2002). Pertenecen también a
los antecedentes técnicos de la invención:
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- PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, volumen 2003, No. 06, 3 de Junio de 2003 (03-06-2003) & JP 2003 053436 A (AMINO:KK), 26 de Febrero de 2003 (26-02-2003)
- -
- US 6 216 508 B1
- -
- DE 40 34 625 A
Las piezas de la carrocería de un vehículo,
tales como capós de motor, techos exteriores, guardabarros, piezas
de serie, tapas de maletero, etc., se fabrican usualmente por
embutición profunda de chapas de partida planas. Como es sabido, las
herramientas de las prensas de embutición profunda son muy caras y,
por tanto, pueden utilizarse de forma rentable tan sólo en el caso
de números de unidades relativamente grandes. Además, las geometrías
de chapa que pueden obtenerse con prensas de embutición profunda
convencionales están limitadas en cuanto a su complejidad. Sin
embargo, los diseñadores de vehículos requieren capacidades de
configuración cada vez más amplias que no siempre se pueden
satisfacer con herramientas de embutición profunda convencionales.
Los modernos diseños de vehículo se caracterizan, por ejemplo, por
transiciones entre tramos de pieza de montaje convexos y cóncavos,
así como por líneas características o cantos fuertemente acentuados
con radios de curvatura que en parte son muy pequeños. Con
procedimientos de embutición profunda convencionales se tropieza ya
aquí ocasionalmente con límites técnicos de fabricación.
La llamada tecnología de conformación
"dieless", la cual es conocida, por ejemplo, por el documento
US 6,216,508 B1, sigue un camino enteramente diferente. Como ya su
nombre indica, la conformación de la chapa se efectúa
"dieless", es decir, sin un molde en el sentido convencional.
En la conformación sin molde, tal como ésta se describe en el
documento US 6,216,508 B1, se sujeta una pletina de chapa plana por
su zona de borde dentro de un dispositivo de retención. Para la
mecanización se emplea un mandril de conformación que está dispuesto
en posición sustancialmente perpendicular a la pletina de chapa
sujeta y que puede trasladarse en las direcciones X e Y. Es posible
un movimiento de aproximación en la dirección Z mediante una
traslación del mandril de aproximación o mediante una traslación
vertical de la pletina de chapa sujeta dentro del dispositivo de
retención.
El principio básico de la conformación sin
molde, tal como éste es conocido por el documento US 6,216,508 B1,
consiste en que una pletina de chapa plana, es decir, una chapa no
preformada, se transforma en una pieza de montaje tridimensional por
medio del mandril de conformación. A este fin, el mandril de
conformación es presionado contra la pletina de chapa. Mediante un
recorrido en forma de meandros o en forma de espiral de la pletina
de chapa completa se puede obtener a partir de la pletina de chapa
plana una pieza de chapa tridimensional por medio de una
aproximación incremental del mandril de conformación. Una ventaja
del procedimiento de conformación sin molde en comparación con
procedimientos de embutición profunda convencionales consiste en que
se pueden obtener también geometrías de pieza de montaje muy
complejas.
Sin embargo, un importante inconveniente del
procedimiento de conformación sin molde descrito en el documento US
6,216,508 B1 es la muy larga duración del proceso de fabricación. Si
se quiere fabricar una pieza de chapa grande y compleja, por ejemplo
una pieza de carrocería para un vehículo, a partir de una pletina de
chapa plana por medio del procedimiento de conformación sin molde,
esto resulta entonces extraordinariamente costoso en tiempo. En el
procedimiento de conformación sin molde descrito en el documento US
6,216,508 B1 el mandril de conformación tiene que recorrer contorno
por contorno, en forma de meandro o en forma de espiral, toda la
pletina de chapa, lo que tiene una duración muy larga en comparación
con la embutición profunda convencional. La fabricación de una pieza
de carrocería de un vehículo, por ejemplo un capó de motor, dura
unos pocos segundos o fracciones de segundo con procedimientos de
embutición profunda convencionales. Si se intentara fabricar esta
pieza de carrocería completamente según el procedimiento de
conformación sin molde, tal como éste se describe en el documento US
6,216,508 B1, esto duraría entonces muchos minutos y, según la pieza
de montaje, incluso duraría hasta varias horas.
Otro problema que se presenta en la fabricación
de piezas de montaje completas mediante la aplicación del
procedimiento de conformación sin molde consiste en que durante la
deformación incremental de una chapa, es decir, durante una
conformación "huella por huella", se presentan variaciones muy
fuertes en la estructura cristalina de la chapa. Los ensayos han
demostrado que en el caso de piezas de carrocería bastante complejas
que se fabriquen completamente por "conformación sin molde" a
base de piezas de partida planas, es decir, no preformadas, se
originan frecuentemente fuertes asperezas superficiales. Las
asperezas de la superficie de la pieza de montaje son frecuentemente
tan fuertes que la pieza de chapa no puede en general pintarse
inmediatamente después de su fabricación, sino que tiene que sufrir
una costosa mecanización posterior antes de pintarla, por ejemplo
mediante emplastecido y pulido de la superficie o mediante otras
"mecanizaciones de alisado". En conjunto, en esta tecnología de
conformación sin molde se ve uno confrontado hasta ahora con
numerosos problemas irresueltos. Por tanto, el procedimiento de
conformación sin molde no ha podido imponerse hasta ahora en la
construcción de vehículos automóviles, especialmente en la
fabricación en serie de piezas de carrocería.
Como ya se ha mencionado más arriba el dilema
estriba en que con procedimientos de embutición profunda
convencionales no se pueden fabricar diseños de carrocería tan
complejos como se quiera. Otro problema estriba en que los
procedimientos de embutición profunda, debido a las caras
herramientas, son rentables tan sólo para una fabricación en grandes
series, es decir, a partir de determinados tamaños mínimos de cada
lote.
Particularmente en vehículos de alta gama muchos
clientes tienen deseos de equipamiento muy especiales que no siempre
se pueden satisfacer con el programa de equipamientos especiales
usualmente ofrecido. Por tanto, muchos fabricantes de vehículos
ofrecen ya hoy en día para algunos tipos de vehículos los llamados
"vehículos de serie individual o de serie pequeña". Sin
embargo, en el ámbito de las carrocerías es frecuente que estos
vehículos de serie individual o de serie pequeña no se diferencien
de los vehículos de serie normales o sólo se diferencien en pequeña
medida. El motivo de ello reside en que hasta ahora no es posible
una configuración individual del forro exterior de una carrocería
que cubra los costes. La "individualización" en tales vehículos
se limita hoy en día frecuentemente, en comparación con vehículos de
serie convencionales, a la oferta de materiales excepcionales para
el habitáculo y a colores excepcionales.
El cometido de la invención consiste en indicar
un procedimiento con el que, satisfaciendo deseos de clientes, se
puedan fabricar individualmente y al mismo tiempo a bajo coste
piezas de montaje, especialmente piezas del forro exterior para
vehículos y en particular piezas para vehículos de serie pequeña o
de serie pequeñísima, o bien se pueda crear una pieza de forro
exterior que satisfaga estos requisitos.
Este problema se resuelve según la invención por
medio de las características de la reivindicación 1. Ejecuciones y
perfeccionamientos ventajosos de la invención pueden encontrarse en
las reivindicaciones subordinadas.
Como ya se ha mencionado, el principio básico
del procedimiento de conformación sin molde es en sí conocido y se
describe, por ejemplo, en el documento US 6,216,508 B1 mencionado al
principio. Se consigna expresamente que todo el contenido técnico
del documento US 6,216,508 B1 deberá ser objeto de la presente
solicitud de patente, aun cuando la invención no está en esencia
dirigida al procedimiento descrito en el documento US 6,216,508 B1.
Por tanto, en el procedimiento de examen de la presente solicitud de
patente se deberá poder recurrir, en caso necesario, a todas las
características reveladas en el documento US 6,216,508 B1, bien en
solitario o bien en combinación con otras características del
documento US 6,216,508 B1 o del presente texto. Por consiguiente, el
procedimiento de conformación sin molde en sí no tiene que ser
explícitamente explicado en todos sus detalles en el presente
texto.
Aunque la descripción siguiente de la invención
se refiere primordialmente a piezas de forro exterior de serie
hechas de chapa, se consigna expresamente que la invención no se
limita a piezas de trabajo de chapa. Es básicamente posible una
aplicación de la invención a todas las clases de piezas de montaje,
como, por ejemplo, piezas estructurales. La invención no se limita
tampoco a piezas de montaje de chapa. Por el contrario, es posible
también una aplicación de la invención a piezas de trabajo de
plástico, especialmente a piezas de material sintético
termoplástico, o de otros materiales.
La esencia de la invención consiste
primordialmente en satisfacer deseos de clientes individuales
haciendo que una "pieza de forro exterior de serie" obtenida
por un proceso de fabricación en serie sea "individualizada"
mediante mecanización posterior con una "herramienta de
conformación" que se presiona contra la pieza de forro exterior
de serie y se traslada con relación a esta pieza de forro.
Una diferencia esencial con respecto al
documento US 6,216,508 B1 consiste en que la mecanización posterior
se efectúa en una "pieza de serie preformada" que precisamente
no se ha fabricada en su totalidad según el procedimiento descrito
en el documento US 6,216,508 B1, sino por medio de otro
procedimiento de fabricación, tal como, por ejemplo, embutición
profunda. Solamente una zona parcial o varias zonas parciales de
esta pieza de serie preformada son mecanizadas posteriormente con la
herramienta de conformación anteriormente mencionada, pero no es
mecanizada de este modo la pieza de serie completa.
Antes de su incorporación en una carrocería
bruta se imparte adicionalmente mediante una "mecanización
posterior" a la "pieza de serie" preformada, la cual puede
en sí representar ya una pieza de carrocería bruta semiacabada o
acabada, una "geometría" o "contorno" que se aparta de los
de vehículos de serie convencionales. Se pueden impartir de esta
manera líneas características, trazos de escritura o similares a
piezas de carrocería bruta semiacabadas o acabadas, tales como capós
frontales, tapas traseras, puertas, piezas de serie, guardabarros,
techos exteriores, etc. Asimismo, se pueden embutir adicionalmente o
profundizar líneas características o cantos de pieza de montaje ya
existentes en la pieza exterior de serie y, por tanto, se pueden
estampar estas líneas o cantos más fuertemente de lo que es posible
o tiene lugar en el caso de piezas de forro exterior de serie
empleadas para vehículos de serie convencionales. A partir de piezas
de forro exterior de serie convencionales se pueden fabricar
mediante una mecanización posterior de esta clase con una
herramienta de conformación un número infinito de variantes de
diseño y ello a tan bajo coste como no se ha considerado posible
hasta ahora. Como quiera que se ofrecen vehículos semejantes a los
de serie en pequeñas series o como vehículos individuales, se pueden
satisfacer mejor después de la individualización los deseos de los
clientes existentes especialmente en el caso de vehículos de alto
precio. Debido a esta diferenciación, los vehículos adquieren una
"nota de diseño" individual y, por tanto, destacan ópticamente
con claridad respecto de los restantes vehículos del respectivo tipo
de vehículo.
Los ensayos realizados han demostrado que, a
diferencia de la fabricación de piezas de chapa completas a base de
chapas de partida planas mediante conformación sin molde, tal como
esto se describe en el documento US 6,216,508 B1, se tiene que con
una única mecanización posterior de piezas de chapa ya
"preformadas" (piezas de forro exterior de serie) no se
presentan los problemas superficiales descritos al principio. En
efecto, especialmente con una "insignificante" mecanización
posterior, por ejemplo con la obtención de líneas características o
con la acentuación de estructuras ya existentes de las piezas de
montaje, se presenta tan sólo una variación relativamente menor en
la estructura cristalina de la chapa. La calidad de la superficie en
la zona de tales líneas características obtenidas mediante una
mecanización posterior según la invención es tan buena que resulta
superfluo un costoso tratamiento posterior de la superficie, tal
como esto es necesario en el estado de la técnica. Por tanto, la
pieza de montaje puede ser alimentada directamente a un proceso de
pintura convencional después de la operación de mecanización
posterior.
La invención no se limita expresamente a la
fabricación de piezas de forro exterior para vehículos de serie
pequeña o vehículos individuales. En el transcurso de su ciclo de
vida como producto, los vehículos se someten frecuentemente a un
"retoque de modelo" -un llamado "lavado de cara"-. En el
marco de retoques de modelos se procede ocasionalmente también a
retocar en cierta medida las piezas de forro exterior de los
vehículos o bien a configurarlas en forma más atrayente. Hasta
ahora, era necesario para esto adquirir nuevas herramientas de
prensado o adaptar herramientas de prensado existentes de
conformidad con el nuevo diseño, lo que regularmente está ligado a
muy altos costes de utillaje. Con el procedimiento que se explica
seguidamente con más detalle todavía es ahora posible retocar o
mecanizar posteriormente piezas de forro exterior fabricadas con las
herramientas de prensado "antiguas". De esta manera, se pueden
impartir líneas características adicionales, acanaladuras, etc a las
"piezas de forro exterior antiguas", lo que hace posible un
"retoque de modelo" con costes sensiblemente más reducidos que
los que se producían hasta ahora.
Otra ventaja esencial de la invención consiste
en que en una cadena de producción existente se puede integrar sin
problemas una "estación de repasado" correspondiente. Las
piezas de serie previstas para vehículos individuales o para
vehículos individualizados o para un retoque de modelo son
mecanizadas posteriormente en la "estación de repasado". Las
piezas de serie para vehículos de serie convencionales recorren la
estación de repasado sin que sean sometidas a una mecanización
posterior. Por supuesto, según la invención, es posible también una
mecanización posterior en estaciones de mecanización separadas
dispuestas por fuera de la cadena de producción.
Como ya se ha mencionado, en el procedimiento
según la invención se imparte un contorno tridimensional a una pieza
de chapa por medio de una herramienta de conformación que está
configurada a manera de mandril. La herramienta de conformación se
denomina seguidamente también "mandril de conformación", pero
esto no ha de entenderse como limitativo en el sentido de una forma
de herramienta determinada.
Durante la mecanización posterior de una pieza
de montaje, el "mandril de conformación" es presionado contra
la pieza de montaje con el extremo del mismo, el cual puede estar
configurado, por ejemplo, como una punta o como una punta
redondeada. Al mismo tiempo, la pieza de montaje y el mandril de
conformación son desplazados una con relación a otro. Se produce de
este modo un "entrante o una protuberancia" o, expresado en
términos muy generales, un contorno tridimensional que corresponde a
la geometría del extremo del mandril de conformación y que depende
de la fuerza de apriete y del "estado de sujeción o de
apuntalamiento" de la pieza de montaje que se ha de mecanizar. El
contorno a producir puede tener, por ejemplo, la forma de una
estría, un bordón u otra forma.
Según la invención, se realiza una
"mecanización posterior de una curva".
En la "mecanización posterior de una curva"
se aplica la herramienta de conformación empleada a la pieza de
montaje a mecanizar posteriormente, se presiona dicha herramienta
contra la pieza de montaje y a continuación se traslada la
herramienta de conformación con un movimiento de traslación único
con relación a la pieza de montaje. Por tanto, la mecanización
posterior se realiza trasladando "de una vez" la herramienta de
conformación, con lo que se imparte a la pieza de montaje la
geometría deseada, por ejemplo una acanaladura, una línea
característica o similar.
Por el contrario, durante una "mecanización
posterior incremental", la herramienta de conformación es
trasladada varias veces con relación a la pieza de montaje a
mecanizar posteriormente y es aproximada a ésta en forma
incremental. Una geometría obtenida en una primera operación de
repasado, tal como, por ejemplo, una acanaladura, puede ser ahondada
en una operación de repasado posterior, es decir, estampada más
fuertemente, por medio de un movimiento de aproximación
correspondiente -sustancialmente perpendicular a la pieza de montaje
que se ha de mecanizar posteriormente-. Como alternativa o como
complemento de esto, mediante un insignificantes desplazamiento de
la herramienta de conformación con relación a la pieza de montaje y
en sentido sustancialmente transversal a la dirección de traslación
de la primera operación de repasado se puede "ensanchar" y
estampar de esta manera más fuertemente una geometría obtenida en la
primera operación de repasado, tal como, por ejemplo, una
acanaladura. Mediante la conducción a manera de meandros del mandril
de conformación o mediante el recorrido reiterado de "trayectorias
de mecanización" yuxtapuestas se pueden producir también
protuberancias tridimensionales mayores, como, por ejemplo, canales
de aspiración estampados, el "powerdome" de un capó de motor o,
muy generalmente, resaltos estructurales.
Sin embargo, como ya se explicado, la esencia de
la invención no reside, como en el documento US 6,216,508 B1, en la
fabricación de piezas de carrocería completas por medio del
procedimiento de conformación sin molde; esto sería demasiado
costoso en tiempo y demasiado poco rentable. Por el contrario, la
esencia de la invención reside en la mecanización o
individualización "posterior" de zonas individuales de piezas
de montaje semiacabadas o acabadas, especialmente piezas de serie de
carrocería bruta.
"Acabado" significa en este contexto que la
pieza de serie de carrocería bruta estaría en sí acabada para ser
sometida a una operación de pintura, pero antes es sometida todavía
a una mecanización posterior en una zona de la pieza de montaje o en
varias zonas de esta pieza. Sin embargo, es imaginable también en
principio "individualizar" o diferenciar piezas de montaje de
forro exterior de serie ya acabadas de pintar mediante una
mecanización posterior según la invención. "Semiacabado"
significa que la pieza de serie de carrocería bruta, después de su
mecanización posterior según la invención, es sometida todavía
adicionalmente a una mecanización posterior, por ejemplo por
tratamiento posterior de la superficie, recortado o descanteado de
bordes de la pieza de montaje, taladrado de agujeros, tallado de
roscas o similares, y únicamente a continuación es pintada.
Antes de la mecanización posterior según la
invención, se sujeta la pieza de forro exterior de serie o la pieza
de serie de carrocería bruta dentro de un dispositivo de retención.
El dispositivo de retención puede estar formado, por ejemplo, por un
gran número de "puntos de retención" o "tramos de
retención" individuales. Es posible también utilizar elementos de
retención a manera de ventosas. Los elementos de retención a manera
de ventosas tienen la ventaja de que se reduce durante la sujeción y
la mecanización el riesgo de dañado de la pieza de chapa de forro
exterior, especialmente el riesgo de dañado de la superficie de la
pieza de montaje, ya que la pieza de trabajo no es aprisionada entre
dos elementos de retención, sino que es inmovilizada por aplicación
de una depresión.
Preferiblemente, la pieza de trabajo, es decir,
la pieza de forro exterior de serie, es sujetada antes de la
mecanización posterior de modo que no se modifique su geometría en
la zona de borde por efecto de la mecanización posterior. Expresado
de otra manera, mediante la mecanización posterior no deberá
producirse ninguna variación de medidas de conexión o medidas de
rendija -que se presentan durante la incorporación posterior de la
pieza de forro exterior en la carrocería- con respecto al
"vehículo de serie normal".
Según la complejidad de la geometría de pieza de
montaje a producir "posteriormente", la pieza de forro exterior
de serie tiene que ser retenida durante la mecanización posterior
exclusivamente por medio de un dispositivo de retención, por ejemplo
en la zona del borde de la misma. En caso de geometrías de pieza de
montaje más complejas o en caso de contornos tridimensionales que
presenten un fuerte gradiente de superficie, especialmente en caso
de aristas relativamente "vivas", se pueden utilizar una o
varias "sufrideras" o elementos de apuntalamiento. Tales
sufrideras o elementos de apuntalamiento son presionados contra la
pieza de forro exterior de serie desde el lado opuesto al mandril de
conformación, es decir, "desde atrás". Como sufridera pueden
emplearse "elementos de apuntalamiento" configurados en forma
de cantos o bien abombados. Como alternativa a esto, la sufridera
puede asumir también la forma de una "matriz" que presente una
"forma negativa" correspondiente al contorno tridimensional que
se ha de producir. Sin embargo, no se tiene que emplear
necesariamente una sufridera de esta clase.
Si se emplean dos sufrideras, se tiene entonces
preferiblemente que una de las sufrideras está situada a la
izquierda junto a la geometría a producir, considerado en la
dirección de traslación de la herramienta de conformación, y la otra
sufridera está situada a la derecha junto a dicha geometría,
considerado también en dicha dirección de traslación. Debido ya a la
elección o la variación de la distancia entre las sufrideras y a la
distancia lateral de las sufrideras a la geometría a producir se
puede influir sobre la forma de la geometría a producir, lo que se
explica más adelante con mayor detalle todavía.
El mandril de conformación puede presentar, por
ejemplo, una punta de herramienta lisa dotada de curvatura convexa.
Puede ser simétrico o asimétrico. La punta de la herramienta puede
estar formada también por una bola montada de manera giratoria que,
durante la mecanización de la pieza de forro exterior de serie,
ruede sobre dicha pieza de forro exterior de serie, con lo que se
reduce el esfuerzo mecánico de la pieza de forro exterior de serie
en la zona de deformación. Como alternativa a esto, se puede emplear
también un "mandril rodante" en el que la punta de la
herramienta esté formada por una rueda o por un rodillo. Se pueden
emplear también mandriles múltiples o bien mandriles de conformación
de varios brazos. Sin embargo, el mandril de conformación no tiene
que presentar ineludiblemente una punta redonda o redondeada. Por el
contrario, se puede emplear también un mandril de conformación con
una punta configurada como una arista relativamente viva. Como
alternativa a esto, la punta puede terminar también plana, tener
forma de rueda o forma de arado o ser semejante a un casco de barco.
Es imaginable también un mandril de conformación con una punta de
herramienta facetada.
El mandril de conformación no tiene que ser
tampoco necesariamente de acero o bien de acero para herramientas.
Son imaginables también mandriles de conformación hechos de
plástico, madera, hielo, arena, hormigón u otros materiales. La
punta de herramienta del mandril de conformación puede estar
templada, no templada, revestida o no revestida. Puede estar
provista, por ejemplo, de un revestimiento sencillo o híbrido
resistente al desgaste. El mandril de conformación puede ser guiado
aquí en hasta seis ejes con relación a la pieza de montaje para
lograr el "resultado de conformación" deseado. El mandril de
conformación o la punta de herramienta del mandril de conformación
pueden ser hechos girar u oscilar también durante la mecanización
posterior alrededor del eje longitudinal del mandril de
conformación.
Se puede emplear un mandril de conformación con
o sin lubricación. Por ejemplo, en el mandril de conformación puede
estar integrado un sistema de lubricación. El sistema de lubricación
pueda estar dispuesto también en el exterior del mandril de
conformación. El sistema de lubricación cuida de que el "sitio de
mecanización", es decir, el sitio en el que el mandril de
conformación hace contacto con la pieza de forro exterior de serie,
sea suministrado continuamente con suficiente líquido lubricante.
Como líquido lubricante puede emplearse un aceite lubricante.
Asimismo, puede emplearse un mandril de
conformación cuya punta de herramienta sea regulable durante el
proceso de mecanización. Por ejemplo, puede estar previsto que la
anchura de la punta de la herramienta pueda ser variada
transversalmente a la dirección de traslación del mandril de la
herramienta durante el proceso de mecanización. Se pueden producir
de esta manera en una única operación geometrías con "anchura"
variable.
La velocidad de traslación con la que se mueve
el mandril de conformación con relación a la pieza de forro exterior
de serie durante la mecanización posterior, no tiene que ser
constante. Por el contrario, la velocidad de traslación puede
variarse en función del "grado de conformación" momentáneo de
la pieza de forro exterior de serie. Se puede elegir una velocidad
de traslación más alta para grados de deformación menores y una
velocidad de traslación más pequeña para grados de deformación
mayores.
Tanto el mandril de conformación como la
"pieza de trabajo" pueden ser calentados o enfriados durante la
mecanización, en caso de que ello sea necesario, o pueden tener la
temperatura ambiente. En el caso de piezas de forro exterior de
serie hechas de chapa, pero sobre todo en el caso de "piezas de
trabajo" hechas de plástico, puede ser ventajoso calentar el
mandril de conformación o la punta de herramienta del mandril de
conformación durante la mecanización de la pieza de forro exterior
de serie. Un calentamiento del mandril de conformación conduce a una
aportación de calor a la zona a conformar de la pieza de trabajo,
con lo que se aumenta su ductilidad, lo que facilita la
conformación. Se facilita así una conformación particularmente en el
caso de piezas de plástico.
Como alternativa o como complemento de esto, se
puede precalentar o calentar también directamente la pieza de forro
exterior de serie durante la mecanización posterior. La pieza de
forro exterior de serie puede calentarse por medio de aire caliente,
un radiador de calefacción, un láser o bien por medio de otra fuente
de calentamiento. Las piezas de forro exterior de serie se pueden
precalentar durante la mecanización posterior hasta muy poco por
debajo de una "temperatura de reblandecimiento" específica del
material y/o se pueden calentar localmente en el punto de ataque
hasta una "temperatura de conformación" adecuada por medio de
un mandril de conformación calentado o un calentamiento adicional
puntual.
La pieza de trabajo puede tratarse también
previamente con otros procedimientos antes de la mecanización
posterior. Puede, por ejemplo, ser chorreada, revestida, decapada,
templada, asperizada, alisada, pulida, rociada con líquido de
lubricación o amolada. Puede ser tratada previamente también con
chorros de arena antes de la mecanización posterior.
Preferiblemente, la mecanización posterior de la
pieza de forro exterior de serie se efectúa bajo control
completamente automático. El mandril de conformación puede estar
formado como herramienta de mecanización de una máquina herramienta
CNC, análogamente a como ocurre en el documento US 6,216,608 B1, o
puede estar dispuesto en un brazo de un robot de mecanización
correspondientemente programado. Por supuesto, una "estación de
mecanización" de esta clase puede presentar otras
"herramientas", por ejemplo un dispositivo de corte con láser
mediante el cual se pueda recortar adicionalmente la pieza de chapa
de forro exterior.
En lo que sigue se explica la invención con más
detalle en relación con el dibujo. Muestran:
La figura 1, una pieza de forro exterior con un
bordón conformado que se ha producido mediante una mecanización
posterior según la invención;
Las figuras 2 y 3, secciones a través de la
pieza de forro exterior de la figura 1;
La figura 4, el principio básico de la
mecanización posterior de una pieza de forro exterior de serie según
la invención;
La figura 5, el principio básico de la
mecanización posterior según la invención empleando una sufridera a
manera de matriz;
Las figuras 6 a 8, diferentes secciones
transversales de un bordón conformado impartido posteriormente a una
pieza de montaje prefabricada;
Las figuras 9 a 11, ejemplos de realización en
los que la pieza de montaje a mecanizar posteriormente es soportada
por sufrideras;
La figura 12, una representación esquemática de
un posible movimiento de traslación de la herramienta de
conformación;
La figura 13, un ejemplo de realización en el
que se mecaniza posteriormente una tapa frontal; y
La figura 14, una sufridera a manera de
matriz.
La figura 1 muestra una pieza de chapa de forro
exterior de serie 1 de un vehículo. La pieza de chapa de forro
exterior de serie 1 de la figura 1 consiste en un "forro exterior
de puerta". En la pieza de chapa de forro exterior de serie 1 se
ha incorporado "posteriormente" un bordón conformado 2, lo que
se explica con más detalle en relación con las figuras
siguientes.
La figura 2 muestra una sección a través de la
pieza de forro exterior 1 de la figura 1 a lo largo de la línea de
corte A-A. El bordón conformado 2 tiene una longitud
l y una profundidad t. La profundidad t del bordón conformado 2
tiene su máximo en la zona del eje z de la figura 2 y disminuye
hacia los extremos del bordón conformado 2.
La figura 3 muestra una sección transversal a
través de la pieza de forro exterior 1 a lo largo de la línea de
corte B-B de la figura 1. Puede apreciarse que el
bordón conformado 2 es de arista relativamente viva. Estas líneas
características fuertemente acentuadas son difíciles o incluso
imposibles de producir con procedimientos de embutición profunda
convencionales.
La figura 4 ilustra esquemáticamente el proceso
de mecanización posterior de la pieza de forro exterior de serie 1.
La pieza de forro exterior de serie 1 se sujeta dentro de un
dispositivo de retención 3 no representado aquí con más detalle o se
inmoviliza en un dispositivo de retención 3. En el ejemplo de
realización aquí mostrado la pieza de forro exterior de serie 1 está
fijada al dispositivo de retención 3 únicamente en sus zonas de
borde. A continuación, se aproxima un mandril de conformación 4 a la
pieza de forro exterior de serie 1 y se le presiona contra esta
pieza de forro exterior de serie 1 con una fuerza de apriete
prefijada. En un paso siguiente se traslada el mandril de
conformación 4 en la dirección de la flecha 5 con relación a la
pieza de forro exterior de serie 1. Al mismo tiempo, se efectúa un
"movimiento de aproximación" del mandril de conformación 4 con
relación a la pieza de forro exterior de serie 1, con lo que se
imparte el bordón conformado 2 a la pieza de forro exterior de serie
1 por medio de la punta 6 del mandril de conformación 4.
La figura 5 muestra un ejemplo de realización en
el que se ejerce una contrapresión por medio de una sufridera 7 a
manera de matriz desde el lado de la pieza de forro exterior de
serie 1 opuesto al mandril de conformación 4. Por tanto, la pieza de
forro exterior de serie 1 es soportada por la sufridera 7 a manera
de matriz, lo que hace posible sin problemas la obtención de un
contorno de arista viva, tal como se representa en la figura 5. La
sufridera a manera de matriz puede consistir en una herramienta
específica de la pieza de montaje o en una "herramienta
universal" que pueda utilizarse también para la individualización
de otras piezas de montaje de forro exterior de serie.
Las figuras 6 a 8 muestran diferentes secciones
transversales A-A, B-B y
C-C, respectivamente, de un bordón conformado 2
impartido posteriormente a una pieza de forro exterior de serie
1.
La figura 6b muestra una sección transversal a
lo largo de la línea de corte A-A. Las figuras 6a,
6b muestran un ejemplo de realización en el que se ha impartido
posteriormente a la pieza de forro exterior de serie 1 un bordón
conformado fuertemente acentuado 2, estando débilmente redondeada la
"punta" del bordón conformado 2.
La figura 7b muestra la sección transversal
B-B. En esta zona está menos fuertemente acentuado
el bordón conformado 2. La "punta" del bordón conformado 2
presenta aquí un radio de curvatura mayor en comparación con la
figura 6b.
La figura 8b muestra la sección transversal
C-C. En esta zona el bordón conformado 2 está de
nuevo más fuertemente acentuado. Análogamente a la figura 6b, la
"punta" del bordón conformado 2 presenta un radio de curvatura
relativamente pequeño.
La figura 9 muestra un ejemplo de realización en
el que la pieza de forro exterior de serie 1 es soportada durante la
mecanización posterior por dos sufrideras 8, 9 de anchura
sustancialmente idéntica desde el lado que queda enfrente del
mandril de conformación 4. Con 1' se ha insinuado el contorno de la
pieza de forro exterior de serie antes de la mecanización posterior.
La "punta" del mandril de conformación 4 está aquí más
fuertemente acentuada que en el mandril de conformación 4 mostrado
en la figura 10. La sufridera 8 está dispuesta a una distancia L1
del "centro" del bordón conformado a producir o de la punta del
mandril de conformación 4, y la sufridera 9 está dispuesta a una
distancia L2. Por tanto, las sufrideras 8, 9 tienen una distancia L3
que es igual a la suma de las distancias L1 y L2. L1 es aquí más
pequeña que L2. Por tanto, el apoyo se efectúa asimétricamente con
respecto a la posición de la punta del mandril de conformación 4.
Variando las distancias L1, L2 o L3 se puede variar el estado de
apoyo o de sujeción de la pieza de forro exterior de serie 1 y
también, debido a ello, la forma del bordón conformado a
producir.
La figura 10 muestra un ejemplo de realización
en el que la sufridera 8 es más ancha que la sufridera 9. El apoyo
se realiza aquí tan sólo con ligera asimetría con respecto a la
punta del mandril de conformación 4. En efecto, L1 es aquí tan sólo
ligeramente mayor que L2. En comparación con la figura 9, la punta
del mandril de conformación 4 es aquí más roma, dando como resultado
un bordón conformado correspondientemente menos acentuado.
La figura 11 muestra un ejemplo de realización
en el que las sufrideras 8, 9 están dispuestas a una distancia
relativamente pequeña L3 de una a otra. Esto hace posibles grados de
deformación relativamente grandes y, como puede apreciarse en el
dibujo, permite la producción de un bordón conformado relativamente
acentuado.
La figura 12 muestra el recorrido de traslación
de la herramienta de conformación en el ejemplo de una pieza de
forro exterior de serie 1, tal como, por ejemplo, un capó de motor,
a la que se imparten dos líneas características 2a, 2b. Desde un
punto 10 del espacio, que se denomina aquí "punto de arranque"
del movimiento de traslación, se hace que descienda primero la
herramienta de conformación (no representada) sobre la pieza de
forro exterior de serie 1. La herramienta de conformación,
presionada contra la pieza de forro exterior de serie 1 mediante la
aplicación de una fuerza de apriete adecuada, es trasladada entonces
a lo largo de la línea característica 2a que se quiere producir.
Después de producir la línea característica 2a se eleva la
herramienta de conformación y ésta alcanza el punto 11 del espacio.
La herramienta de conformación es trasladada desde allí hacia el
punto 12 del espacio. A continuación, se hace que descienda
nuevamente dicha herramienta sobre la pieza de forro exterior de
serie 1 y que se traslade a lo largo de la línea característica 2b
que se quiere producir. Después de producir la línea característica
2b se eleva la herramienta de conformación y ésta alcanza el punto
13 del espacio.
La figura 13 muestra el "capó de motor" 1
de la figura 12 después de la producción de las líneas
características 2a y 2b. Además, se ha estampado en la chapa del
capó del motor, según el mismo procedimiento, un bordón central 2c
que se proyecta hacia arriba desde el capó del motor, análogamente a
como se representa en las figuras 6 a 8.
La figura 14 muestra una matriz 14 que puede
emplearse para producir un bordón conformado como el bordón
conformado 2c de la figura 13. La matriz 14 es presionada contra la
pieza de forro exterior de serie (no representada aquí),
concretamente desde el lado opuesto a la herramienta de conformación
4. La matriz 14 está prevista para aguantar parcialmente las fuerzas
ejercidas por la herramienta de conformación 4 sobre la pieza de
forro exterior de serie. Análogamente a lo que ocurre en la figura
14, la matriz 14 puede ser de forma de U, es decir que puede estar
abierta en un lado. Como alternativa a esto, puede estar también
cerrada de una manera comparable a una placa con un agujero
alargado. Sin embargo, la invención no se limita en modo alguno a
una forma de matriz determinada, sino que cubre todas las formas de
matriz. Como puede apreciarse en la figura 14, el borde interior de
la matriz 14 está aplanado oblicuamente hacia dentro en la "zona
de entrada" de la herramienta de conformación 4. Por el
contrario, en las zonas laterales 16 de la matriz 14 el borde
interior es sustancialmente perpendicular a las superficies de apoyo
17, 18 de la matriz 14, las cuales presionan "desde atrás"
contra la pieza de forro exterior de serie durante el proceso de
mecanización posterior y aguantan entonces las fuerzas ejercidas por
la herramienta de conformación. En aras de una exposición más
completa, cabe mencionar todavía el recorrido de traslación 19 de la
herramienta de conformación, el cual se extiende sustancialmente en
el centro con respecto a las dos alas de la matriz 14.
Claims (24)
1. Procedimiento para fabricar piezas de
vehículo, especialmente piezas de forro exterior para vehículos, en
el que se fabrica con un material de partida una pieza de serie (1)
semiacabada o acabada tridimensionalmente preformada, especialmente
una pieza de forro exterior de serie, para un tipo de vehículo
fabricado en un proceso de producción en serie, y
se fabrica con la pieza de serie preformada (1)
una pieza individualizada impartiendo posteriormente un contorno
tridimensional (2) a la pieza de serie (1) por medio de una
herramienta de conformación (4) a manera de mandril que es
presionada desde un lado contra la pieza de serie (1) y trasladada
al mismo tiempo con relación a dicha pieza de serie (1),
caracterizado porque
- -
- se fabrica la pieza de serie (1) con el material de partida por medio de embutición profunda y
- -
- se produce de una sola vez el contorno tridimensional (2) mediante una traslación única de la herramienta de conformación (4).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que el material de partida es una chapa, y la pieza de serie (1)
y la pieza de forro exterior a fabricar con ella son sendas piezas
de chapa.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que el material de partida es un material plástico, y la pieza de
serie (1) y la pieza de forro exterior a fabricar con ella son
sendas piezas de plástico.
4. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 3,
en el que el material de partida es un material sintético
termoplástico.
5. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la pieza de serie (1) está sujeta por un dispositivo de
retención en zonas de borde de dicha pieza de serie (1) durante la
conformación de la misma por la herramienta de conformación (4) a
manera de mandril.
6. Procedimiento según la reivindicación 5, en
el que el dispositivo de retención presenta un gran número de puntos
de retención.
7. Procedimiento según la reivindicación 6, en
el que están previstos puntos de retención que están formados por
sendos elementos de retención a manera de ventosa que sujetan la
pieza de serie mediante la aplicación de una depresión.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 5 a 7, en el que la pieza de serie (1) está sujeta
por el dispositivo de retención exclusivamente en sus zonas de borde
durante la deformación de la misma por la herramienta de
conformación (4) a manera de mandril y no está apuntalada ni sujeta
de otra manera en las zonas intermedias de dicha pieza de
montaje.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 5 a 7, en el que la pieza de serie (1) está sujeta
por el dispositivo de retención durante la deformación de la misma
por la herramienta de conformación (4) a manera de mandril y está
apuntalada en la zona intermedia de la pieza de montaje, al menos en
un lado, por una sufridera (7) que está dispuesta en el lado de la
pieza de serie (1) opuesto a la herramienta de conformación (4) a
manera de mandril.
10. Procedimiento según la reivindicación 9, en
el que la sufridera (7) es una pieza de montaje a manera de matriz
que funciona como un molde negativo con respecto al contorno
tridimensional que se quiere producir.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 10, en el que la herramienta de conformación
(4) a manera de mandril presenta una punta de herramienta lisa
dotada de curvatura convexa.
12. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 11, en el que la punta de la herramienta de
conformación (4) a manera de mandril está formada por una bola
montada de manera giratoria que rueda sobre la pieza de serie (1)
durante la mecanización de esta pieza de serie (1).
13. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 12, en el que la herramienta de conformación
(4) a manera de mandril presenta una punta regulable cuya anchura se
modifica durante el proceso de mecanización en sentido transversal a
la dirección de traslación de la herramienta de conformación (4) a
manera de mandril con relación a la pieza de serie (1).
14. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 13, en el que la herramienta de conformación a
manera de mandril es calentada al menos en la zona de su punta
durante la deformación de la pieza de serie (1).
15. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 14, en el que se templa o calienta la pieza de
serie (1) por medio de una fuente de calentamiento durante la
deformación.
16. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 15, en el que se hace que gire la herramienta
de conformación alrededor de un eje longitudinal de esta misma
herramienta durante la deformación de la pieza de serie (1).
17. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 15, en el que se hace que oscile el mandril de
conformación alrededor de un eje longitudinal de este mismo mandril
durante la deformación de la pieza de serie (1).
18. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 17, en el que se imparten a la pieza de serie
(1) con la herramienta de conformación (4) a manera de mandril unos
contornos característicos a manera de líneas relevantes para el
diseño.
19. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 18, en el que se embute adicionalmente o se
ahonda un contorno ya existente en la pieza de serie por medio de
una mecanización posterior realizada con la herramienta de
conformación (4) a manera de mandril.
20. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 19, en el que la pieza de serie (1) es un capó
frontal, una tapa trasera, una puerta, una pieza lateral, un
guardabarros o un techo exterior.
21. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 20, en el que la herramienta de conformación
(4) a manera de mandril está dispuesta en un brazo de un robot.
22. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 21, en el que la pieza de conformación a manera
de mandril es parte de una máquina herramienta CNC.
23. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 22, en el que la herramienta de conformación a
manera de mandril gira alrededor de su eje longitudinal durante la
mecanización de la pieza de serie (1), con lo que resulta un
contacto directo semejante a un rozamiento de taladrado entre la
punta del mandril de conformación y la pieza de serie (1).
24. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 23, en el que se sujeta la pieza de serie (1)
durante la deformación de modo que no se varíe la geometría de la
misma en sus zonas de borde con respecto a su estado de partida,
especialmente de modo que no se varíen las medidas de conexión o las
dimensiones de rendija -que resultan durante la incorporación
posterior en una carrocería bruta- con respecto a la pieza de serie
en su estado de partida.
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