Consejos de diseño, técnicas para estampar BIW

En función de la arquitectura de diseño, puede mitigar algunos problemas potenciales con el ajuste durante el ensamblaje agregando algunos márgenes al diseño denominados brechas de diseño. La estrategia se trata más de fabricar lecciones aprendidas que de matemáticas.

¿Cómo se diseña una pieza de chapa metálica para ofrecer un buen rendimiento de 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 del cuerpo y previenen problemas potenciales.

No importa la arquitectura del vehículo, los diseñadores e ingenieros de la estructura de la carrocería siempre se encuentran con dos "chicos malos": el estrés y la tensión. Ya sea que sea un diseñador automotriz experimentado o novato, probablemente esté buscando formas de lidiar con el estrés y la tensión.

Algunos problemas de atributos se pueden manejar usando diferentes grados y espesores de material. La forma también juega un papel importante en el logro de un objetivo de rendimiento y también debe ser parte de la solución, incluso más cuando se trabaja para ofrecer un rendimiento de durabilidad y seguridad.

Las siguientes son las mejores prácticas de diseño clave para ayudarlo a mitigar los posibles problemas de rendimiento, evitando los aumentos de tensión y los concentradores en torno a su diseño:

Tenga en cuenta que siempre puede tener algunas brechas de correlación al pasar de las fases virtuales a las reales. 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 los puntos de concentración de tensión 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, es la dirección del punzón.

Todas las partes de la carrocería en blanco (BIW) tienen una serie de orificios, cada uno con una función específica. Las funciones principales son la localización, el recorte, el acceso a la pistola, el despeje de juntas, la antirrotación y el alivio de peso.

Después de las etapas de perforación, la pieza tiene 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 fuera de algunas superficies para crear espacios entre las superficies de contacto, refuerza la rigidez de la pieza.

Siempre obtendrá 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 agujero afecta el recorte en la interfaz con la moldura 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 de punzonado y recorte en la misma dirección. Pero a veces no es posible hacer esto debido a las limitaciones del proceso y las tolerancias de los agujeros tienen que manejar las direcciones inversas. Hay un criterio de aceptación para las rebabas, incluidos los bordes cortados, y esto también es parte de la inspección de calidad y 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 ensamblaje 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 la tolerancia geométricos (GD&T) y el análisis virtual. Aun así, la gestión de las variaciones del proceso en un entorno físico es compleja. Esto significa que incluso cuando haces tu tarea muy bien, 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 tendrá opción u otras piezas para ensamblar, y debe continuar hasta encontrar la causa raíz. ¡Esta es la vida real en el taller!

Afortunadamente, en función de la arquitectura de diseño, puede predecir y mitigar algunos problemas potenciales durante los pasos de ensamblaje al agregar márgenes en el diseño como posibles soluciones. Eso se llama estrategia de brecha de diseño. La estrategia se trata más de fabricar lecciones aprendidas que de matemáticas.

Un ejemplo simple es una sola pieza con más de tres superficies de contacto para hacer coincidir. Si ya ha trabajado con GD&T, puede comprender 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 la opción de 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 la calidad adecuada bajo control. La aplicación de brechas de diseño tiene algunos límites y parámetros y es parte de la aprobación de la fabricación antes del lanzamiento del producto.

No se trata solo de crear un espacio libre entre las partes. Todavía necesita que esas superficies se suelden sin afectar la calidad y apariencia de la unión.

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

Este es un ejemplo simple de ingeniería de producto que trabaja con los ojos puestos 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 admitir las interfaces del sistema y los entregables completos del vehículo.

Por lo tanto, si está trabajando para ingeniería de carrocerías, debe conocer muy bien su sistema: qué significa, por qué, cómo y cuándo se agrega cada detalle en cada pieza.

El diseño de flautas es una estrategia de diseño simple. Básicamente, mantiene algunas pestañas fuera de algunas superficies para crear espacios entre las superficies de contacto. Es una buena estrategia evitar que toda la brida de la línea 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 usar la estrategia de diseño de canales es que puede mantener la misma rigidez de la pieza la mayor parte del tiempo. Puede mantener las bridas con flautas en lugar de agregar muescas que debilitan los sistemas.

Por lo tanto, ya sea que necesite agregar una función de drenaje de e-coat, mitigar chirridos y traqueteos, o crear una nueva junta de soldadura, recuerde primero intentar agregar canales. La mayoría de las veces funciona. Pero nunca olvide comprobar también la viabilidad del estampado.

Esta es una forma inteligente de entregar el objetivo de peso BIW mientras conserva 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 desempeño del vehículo y es parte de los logros de la ingeniería de la carrocería. Sí, el diseño tiene un objetivo de peso. El BIW es el sistema de vehículos más grande, lo que significa una mayor contribución de peso.

Los objetivos de peso son algo a lo que se enfrentan todos los ingenieros de BIW y con los que tienen problemas y desafíos. Conseguir un objetivo de peso es una tarea compleja, y más cuando se necesita mejorar el rendimiento estructural añadiendo piezas o aumentando las secciones o gálibos. Es un comercio de diseño complejo sin opción a fallar, no importa cómo. El peso del vehículo necesita ser entregado.

Incluso bajo control, las rebabas tienen bordes afilados. Esta es una condición crítica que representa un riesgo de lesiones para los operadores. Para evitar riesgos de lesiones, simplemente diseñe bridas para todas las ranuras accesibles para las manos.

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

Esta estrategia consiste simplemente en cortar el material a lo largo de las bridas que no se utilizan para soldar juntas para reducir la forma final de la pieza.

Suena simple pero no lo es. Antes de que pueda 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. Eliminar material a menudo significa reducir la rigidez de la pieza. Agregar el escalope también crea algunos disparadores a lo largo de las alas, por lo que esta estrategia a menudo juega en contra de la rigidez estructural.

También puede utilizar esta estrategia de diseño para mejorar la viabilidad del estampado eliminando las arrugas o las áreas de adelgazamiento 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 que trabaja en el sistema BIW general. Tenga en cuenta que al usar la estrategia de diseño de escalope, reducir el calibre o reducir las secciones de la pieza, se debe lograr el objetivo de peso 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 la fabricación virtual son los bordes afilados. Tanto si es un ingeniero de estructuras de carrocería con experiencia como si acaba de empezar, una cosa que debe saber es que todos los bordes externos de las piezas de chapa son tan afilados como una hoja de samurái. Sí, cada vez que necesite agarrar una pieza con las manos, use guantes adecuados y hágalo siempre con mucha atención. ¡Nunca olvides esto!

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

No se trata solo 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 rebabas, debe considerar algunas reglas de ingeniería relacionadas con el afilado de los bordes durante las fases de fabricación, principalmente para los pasos finales de ensamblaje manual. Básicamente, debe 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 las estructuras que pueden requerir acceso manual durante la instalación de los sistemas.

Incluso bajo control, las rebabas tienen bordes afilados. Esta es una condición crítica que representa un riesgo de lesiones para los operadores. ¡La seguridad primero, siempre!

Para evitar lesiones, simplemente inserte todas las ranuras accesibles para 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, el rebordeado de las ranuras a menudo ayuda a mejorar la rigidez de las piezas.

Por lo tanto, con una característica de diseño, mitiga las lesiones del operador, reduce el peso del BIW y fortalece la rigidez estructural del BIW. Como nota final, siempre intente utilizar 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.