Consejos de diseño, técnicas para estampar BIW.

Según la arquitectura del diseño, puede mitigar algunos problemas potenciales con el ajuste durante el ensamblaje agregando algunos márgenes al diseño llamados espacios de diseño. La estrategia tiene más que ver con las lecciones aprendidas de fabricación que con las matemáticas.

¿Cómo se diseña una pieza de chapa para ofrecer un buen rendimiento a las estructuras de la carrocería?

Si buscas una respuesta única y mágica, lo siento; no existe. Pero algunas mejores prácticas de diseño a menudo ayudan a lograr el rendimiento esperado de las estructuras corporales y a prevenir posibles problemas.

Independientemente de la arquitectura del vehículo, los diseñadores e ingenieros de estructuras de carrocería siempre se encuentran con dos “malos”: el estrés y la tensión. Si usted es un diseñador de automóviles experimentado o novato, probablemente esté buscando formas de lidiar con el estrés y la tensión.

Algunos problemas de atributos se pueden solucionar utilizando diferentes calidades y espesores de materiales. La forma también juega un papel importante en el logro de un objetivo de rendimiento y también debe ser parte de la solución, aún más cuando se trabaja para ofrecer durabilidad y rendimiento de seguridad.

A continuación se detallan las mejores prácticas de diseño clave para ayudarlo a mitigar posibles problemas de rendimiento, evitando que aumenten y se concentren tensiones alrededor de su diseño:

Tenga en cuenta que siempre puede haber algunas lagunas de correlación al pasar de la fase virtual a la real. En otras palabras, incluso si no se encuentra un problema durante el análisis virtual, eso no significa que no aparecerá durante las validaciones físicas. Es por eso que necesita trabajar en todos los sentidos para mitigar posibles problemas en su diseño.

Siempre es mejor evitar puntos de concentración de tensiones en todas las piezas y uniones de su diseño, desde el primer boceto. Esto ayudará a ahorrar dinero y tiempo.

Otro término que necesita atención, ya que es la definición inicial del proceso de estampado y diseño de piezas de chapa metálica, es la dirección del punzón.

Todas las piezas de carrocería en blanco (BIW) tienen una serie de orificios, cada uno con una función específica. Las funciones principales son localización, recorte, acceso a armas, separación de juntas, antirotación y alivio de peso.

Después de las etapas de perforación, la pieza presenta algunas rebabas alrededor de los orificios opuestos a donde el punzón atraviesa el material. Este es un resultado normal y esperado, inherente al proceso.

El diseño de flautas es una estrategia de diseño simple. Al mantener algunas pestañas alejadas de algunas superficies para crear espacios entre las superficies de contacto, se refuerza la rigidez de la pieza.

Siempre obtendrás algunas rebabas, pero si no se controlan, afectarán directa y negativamente la operación de recorte durante los pasos de montaje. La severidad de la calidad del orificio afecta el recorte en la interfaz con el acabado interior, la ornamentación exterior y los sistemas de cableado.

La mejor manera de mitigar las rebabas es definir la dirección del punzonado en su diseño, ubicando la instalación del punzonado y del clip en la misma dirección. Pero a veces no es posible hacer esto debido a limitaciones del proceso y las tolerancias del agujero tienen que manejar las direcciones inversas. Existe un criterio de aceptación para las rebabas, incluidos los bordes cortados, y esto también forma parte de la inspección de calidad y de los entregables de BIW.

Una brecha de diseño es una estrategia útil para respaldar las fases de fabricación de BIW.

Teniendo en cuenta todas las variaciones geométricas y de proceso, uno de los principales desafíos durante los pasos de montaje de BIW es el matrimonio de las piezas. Ya se esperan algunas restricciones, basadas en la geometría de la pieza y la acumulación de tolerancias del ensamblaje identificadas previamente en el dimensionamiento y tolerancias geométricas (GD&T) y el análisis virtual. Aún así, gestionar las variaciones del proceso en un entorno físico es complejo. Esto significa que incluso cuando haces muy bien tu tarea, puedes enfrentarte a algunos problemas inesperados.

Lo último que desea durante una implementación de fabricación es tener un problema de ensamblaje de BIW sin opción para ajustar los accesorios de soldadura o la ubicación de las piezas.

Es cierto que a veces no tendrás opción ni otras piezas que ensamblar, y tendrás que seguir adelante hasta encontrar la causa raíz. ¡Esta es la vida real en el taller!

Afortunadamente, según la arquitectura del diseño, puede predecir y mitigar algunos problemas potenciales durante los pasos de ensamblaje agregando márgenes al diseño como posibles soluciones. Eso se llama estrategia de brecha de diseño. La estrategia tiene más que ver con las lecciones aprendidas de fabricación que con las matemáticas.

Un ejemplo sencillo es una pieza única con más de tres superficies coincidentes para hacer coincidir. Si ya ha trabajado con GD&T, es posible que comprenda las posibles preocupaciones. Además de eso, agregue la complejidad de la forma y las interfaces de subensamblaje.

El punto es que, a veces, no tendrá opción a diseñar la interfaz de otra manera, por lo que debe asegurarse de que la pieza encaje correctamente durante los pasos de ensamblaje en las peores condiciones. Además, aún debe tener bajo control la calidad adecuada. La aplicación de brechas de diseño tiene algunos límites y parámetros y es parte de la aprobación de fabricación antes del lanzamiento del producto.

No se trata sólo de crear espacio libre entre las piezas. Aún es necesario soldar esas superficies sin afectar la calidad y apariencia de la unión.

Las bridas escalope son características de diseño que reducen el peso del cuerpo simplemente cortando el material a lo largo de las bridas que no se utilizan para soldar juntas.

Este es un ejemplo sencillo de ingeniería de producto trabajando con la vista puesta en el proceso de fabricación. Esta es la mejor manera de diseñar piezas, definir procesos y ofrecer una calidad de fabricación adecuada.

Un diseño de flautas es una estrategia simple para soportar los entregables de BIW sin perder rigidez estructural.

Nunca olvide que el conjunto BIW está diseñado para admitir funciones y atributos. Cada orificio, brida, forma y forma tiene una función específica para soportar las interfaces del sistema y los entregables completos del vehículo.

Por lo tanto, si trabaja en ingeniería corporal, debe conocer muy bien su sistema: qué significa, por qué, cómo y cuándo se agrega cada detalle a cada pieza.

El diseño de flautas es una estrategia de diseño simple. Básicamente, se mantienen algunas bridas fuera de algunas superficies para crear espacios entre las superficies de contacto. Es una buena estrategia para evitar que toda la línea del ala disminuya la rigidez de la pieza, que es lo último que desea perder en la estructura BIW. Esta estrategia de diseño se utiliza para respaldar algunos entregables de BIW. Por ejemplo:

La principal ventaja de utilizar la estrategia de diseño de flautas es que se puede mantener la misma rigidez de la pieza la mayor parte del tiempo. Puedes mantener las bridas con ranuras en lugar de agregar muescas que debilitan los sistemas.

Entonces, ya sea que necesite agregar una función de drenaje de capa electrónica, mitigar chirridos y traqueteos o crear una nueva junta de soldadura, recuerde intentar primero agregar flautas. La mayoría de las veces funciona. Pero nunca olvide comprobar también la viabilidad del estampado.

Esta es una forma inteligente de cumplir el objetivo de peso BIW manteniendo la función de la pieza.

El peso es uno de los entregables más importantes del vehículo. Además de estar relacionado con la clase de inercia y las emisiones, afecta el rendimiento del vehículo y forma parte de los logros de la ingeniería de carrocería. Sí, el diseño tiene un objetivo de peso. El BIW es el sistema de vehículo más grande, lo que significa una mayor contribución de peso.

Los objetivos de peso son algo a lo que se enfrenta todo ingeniero de BIW y con lo que se enfrentan a problemas y desafíos. Lograr un objetivo de peso es una tarea compleja, y más aún cuando se necesita mejorar el desempeño estructural agregando piezas o aumentando las secciones o calibres. Es un oficio de diseño complejo sin opción a fallar, no importa cómo. Es necesario entregar el peso del vehículo.

Incluso bajo control, las rebabas no carecen de bordes afilados. Esta es una condición crítica que supone un riesgo de lesiones para los operadores. Para evitar riesgos de lesiones, simplemente diseñe bridas para todas las ranuras accesibles con las manos.

Para ayudar con esta tarea, considerando que el BIW es pesado, puede utilizar una estrategia de diseño llamada bridas escalope para reducir el peso.

Esta estrategia consiste en simplemente cortar el material a lo largo de las bridas no utilizadas para las uniones soldadas para reducir la forma final de la pieza.

Suena simple pero no lo es. Antes de poder aplicar esta estrategia de diseño, es necesario considerar algunas interfaces. Incluyen la aplicación de sellado estático, la viabilidad del estampado, el área de fusión de soldadura y el rendimiento general del sistema. Quitar material a menudo significa reducir la rigidez de la pieza. Agregar el escalope también crea algunos activadores a lo largo de las alas, por lo que esta estrategia a menudo va en contra de la rigidez estructural.

También puede utilizar esta estrategia de diseño para mejorar la viabilidad del estampado eliminando arrugas o adelgazando áreas del diseño de la pieza. Esta no es la mejor opción, pero a veces es la única que tienes. Como siempre, el enfoque principal es la forma final de la pieza trabajando en el sistema BIW general. Tenga en cuenta que al utilizar la estrategia de diseño de escalope, reducir el espesor o reducir las secciones de la pieza, se debe lograr el objetivo de peso de BIW. Lo mismo se aplica si el peso está por debajo del objetivo.

Una regla de diseño muy importante que no se puede olvidar durante las fases de ingeniería y la aprobación de fabricación virtual es la de los bordes afilados. Si eres un ingeniero experimentado en estructuras corporales o estás empezando, una cosa que debes saber es que todos los bordes externos de las piezas de chapa metálica son tan afilados como una espada samurái. Sí, cada vez que necesites agarrar una pieza con las manos, usa guantes adecuados y hazlo siempre con mucha atención. ¡Nunca olvides esto!

Sabiendo que las rebabas son inherentes al proceso de perforación, corte y estampado, se deben seguir algunos criterios de aceptación para controlar las rebabas.

No se trata sólo de lastimarse las manos; Las rebabas pueden afectar el matrimonio de las piezas, la protección contra la corrosión, la instalación de los sistemas y también los atributos.

Además del control de las rebabas, se deben considerar algunas reglas de ingeniería relacionadas con el afilado de bordes durante las fases de fabricación, principalmente para los pasos finales de ensamblaje manual. Básicamente, es necesario evitar que los bordes de las láminas de metal entren en contacto directo con las manos y los brazos del operador en todas las ventanas o ranuras abiertas en estructuras que puedan requerir acceso manual durante la instalación de los sistemas.

Incluso bajo control, las rebabas no carecen de bordes afilados. Esta es una condición crítica que supone un riesgo de lesiones para los operadores. ¡La seguridad primero, siempre!

Para evitar lesiones, simplemente inserte todas las ranuras accesibles con las manos en la estructura BIW. Esta es la mejor manera de evitar que el operador toque directamente los bordes afilados durante los pasos de montaje. Deben evitarse todos los bordes de las piezas de chapa que presenten riesgos de lesiones para el operador. Como beneficio adicional, rebordear las ranuras a menudo ayuda a mejorar la rigidez de las piezas.

Por lo tanto, con una característica de diseño se mitigan las lesiones del operador, se reduce el peso del BIW y se fortalece la rigidez estructural del BIW. Como nota final, intente siempre aprovechar los desafíos de diseño para aportar ventajas a la estructura de su carrocería. Los requisitos del vehículo no cambian con frecuencia, por lo que solo es cuestión de encontrar la mejor manera de cumplirlos.