Procesos de manufactura

Facultad de Ingeniera en Mecnica y Ciencias de la Produccin (FIMCP)

Escuela Superior Politcnica del Litoral (ESPOL)

Guayaquil - Ecuador

cfgarzon@espol.edu.ec

Nombre: Christian Federico Garzn Noboa

Grupo:

Jos Roberto Pazmio Ypez

Christian Federico Garzn Noboa

Cristhian Andrs Ziga Ruiz

Tema: Proceso de manufactura de la carrocera, puerta del automvil

INTRODUCCIN:

El proceso de fabricacin de la puerta de un automvil comienza con bobinas de acero al

carbono o aluminio, segn se requiera. Una mquina entonces lo desenrolla y lo corta con

cuchillas en la medida necesaria, a estas planchas se las llama preformas.

Las preformas son llevadas a una prensa donde son presionadas contra un troquel y

adquieren la forma bsica de la puerta. Este acero recin moldeado es llevado a una

cortadora, donde se separan las dos partes de la puerta y se recortan los bordes sobrantes.

Se lleva a cabo una inspeccin, y se agrega el marco de la ventana, un refuerzo y las

planchas ya moldeadas, acto seguido se procede a soldar con lser por puntos. A este

conjunto en otra mquina se le agrega tubos y barras de acero, para aumentar la resistencia

de la puerta al impacto.

Lo siguiente es unir el panel interior con el exterior, mediante soldadura y una prensa

especial, el cual da lugar a un dobladillo que tiene un mejor acabado y acta como aislante.

La puerta entonces es sometida entonces a pruebas de xido, pintura y otros tratamientos

protectores.

En la ltima lnea de montaje, se agregan elementos como manija, espejos, ventanas,

embellecedores, mecanismos elctricos, etc.

Finalmente la puerta es instalada en el automotor, y se examina para confirmar que est

todo en orden.

OBJETIVOS:

El objetivo del presente producto es facilitar una pieza de carrocera que se fabrique de

forma fcil y econmica, y presente un peso reducido en comparacin con las piezas de

carrocera convencionales.

MARCO TERICO:

Manufactura del automvil

Muchas veces nos hemos preguntado cmo se fabrica un coche, si todo el proceso lo

realizan robots tipo "pelcula" o interviene en algn momento la mano humana.

Los procesos de manufactura consisten bsicamente en la embuticin, soldadura, pintura,

montaje de carrocera y control.

FUNDICIN

En esta rea se crean los componentes que precisan de fundicin, por ejemplo el bloque

motor. Esta rea no es necesaria si este tipo de componentes se producen en otras fbricas y

se trata por ello de componentes provenientes de un proveedor.

EMBUTICIN

La mayor parte del vehculo es fabricado por proveedores, sobretodo piezas como faros,

paragolpes, volantes, asientos, llantas, etc. El fabricante se encarga principalmente de

realizar la carrocera y motor, para ello, todo comienza en el taller de prensa. El acero viene

en unos rollos grandes y pesados llamados bobinas, los cuales se colocan en unos rodillos

que hacen correr el acero a la vez que una prensa lo corta a la medida necesaria.

Con el proceso de estampacin se da forma al acero, para ello, un juego de troqueles se

coloca en la prensa en funcin de la pieza que se desea hacer. El troquel, es capaz de cortar,

perforar y dar forma a una determinada pieza, por lo que es la mquina ms importante del

taller de prensas, y por eso su mantenimiento y puesta a punto es vital.

Cuando se quiere hacer otra pieza, se debe realizar un cambio de troqueles, para ello, un

proceso automatizado se encarga de dicha tarea y, en un tiempo no superior a 7 minutos, la

prensa puede volver a estar en funcionamiento.

Una vez se hayan terminado de estampar todas las piezas, y pasar un primer control de

calidad, se pasa al siguiente proceso.

SOLDADURA

Este proceso realiza la unin de las diferentes partes de la carrocera obtenidas en el

proceso de embuticin. Lo que se hace es fijar las partes a un molde estructural con la

forma del vehculo y se procede a la unin de las partes por robots industriales que realizan

el proceso de soldadura por puntos.

Es la parte en la que se ensamblan las diferentes partes de la carrocera, tanto la

construccin de la carrocera como en el ensamble de paneles. En Volkswagen Navarra hay

dos talleres dedicados a esta funcin, en el primero se encargan de ensamblar los elementos

de la carrocera sin partes mviles (puertas, maletero...) y en el segundo se ensamblan

puertas, capots y portones. Este trabajo, se caracteriza por su alto porcentaje de

automatizacin.

Al finalizar el proceso de ensamblaje del chasis, se montan a la carrocera las partes

mviles y pasan un control de calidad para verificar que todo est en marcha antes de pasar

a pintura.

PINTURA

El proceso de pintado de la carrocera se divide en dos fases. En la primera, la carrocera se

protege de la corrosin y agentes externos, adems, facilita la adherencia de la pintura. En

esta fase se aplican tambin las masillas de sellado, cera protectora de huecos, etc.

Despus, la carrocera es lavada a alta presin, adems de aplicar varios tratamientos

qumicos para evitar grasas, proyecciones, etc. que hayan podido producirse en chapistera.

Despus de este pre-tratamiento, se sumerge la carrocera al completo en lo conocido

como cataforesis, donde comienza la segunda fase.

En la cataforesis la carrocera es sometida a una tensin elctrica, actuando de ctodo y

atrayendo partculas de pintura disociada, creando una capa de pintura que protege la

carrocera por completo a la corrosin, debida a que, gracias a sumergir la carrocera, los

productos de la cataforesis entran hasta el rincn ms pequeo.

Tras un secado al horno, las carroceras se ordenan segn el color que se pintarn. Esto es

debido a que es ms productivo pintar un grupo de carroceras de un mismo color que de

colores alternos. Antes de empezar a pintar, se deber revisar el acabado de

la cataforesis por si tuviera alguna imperfeccin y se prepara la carrocera para entrar en

pintura, limpindola mediante un soplado/aspirado y unos rodillos de plumas.

Por fin, la carrocera estar lista para ser pintada. Primero, se pintan los interiores y huecos

para despus pintar la carrocera por la parte exterior. Despus, una ltima capa de laca 2k

(dos componentes, laca y catalizador para que esta se seque) es aplicada para introducir la

carrocera en el horno de secado. Cabe destacar que debido a la normativa actual, se

emplean pinturas base agua, mucho menos dainas para el medio ambiente y menos

peligrosas que las pinturas de base disolvente.

Antes de finalizar en pintura, deber pasar un control de calidad donde se pulirn los

desperfectos que hayan podido quedar, para pasar al almacn de secuenciacin de montaje.

Cabe destacar que en la planta Volkswagen de Navarra, existe una capacidad productiva de

1.500 carroceras al da solo en pinturas.

MONTAJE DE CARROCERA

Ensamble auxiliar

En estas reas de produccin se ensamblan piezas de gran tamao para as acelerar la lnea

principal de montaje. Estos componentes pueden ensamblarse internamente o externamente

(en este ltimo caso a estos proveedores se les denomina proveedor de sistemas). Ejemplos

pueden ser el motor, la transmisin, ejes, habitculo, ensamble delantero (parachoques +

faros delanteros), asientos, puertas, etc.

Montaje

En esta rea se completa la carrocera desnuda con todas las piezas necesarias. Para ello se

suelen desensamblar las puertas y en ocasiones tambin la puerta del maletero para ser

ensamblados de forma paralela y as facilitar el acceso al interior del vehculo. Se comienza

con el arns de cables (diferente segn los equipamientos especiales del vehculo) para ir

poblando el interior poco a poco, revestimientos, mdulo de climatizacin, volante +

eje, salpicadero, asientos, etc. En paralelo se ensambla el motor con la transmisin y los

ejes. La unin del cuerpo de vehculo y la parte inferior se denominada boda. Finalmente

se ensamblan las puertas desensambladas al comienzo del montaje, se rellena el vehculo

con todos los lquidos necesarios (ej. aceite de motor, refrigerante, lquido de frenos, etc.).

CONTROL

En el control se probar el vehculo, est funcionando correctamente todos los sistemas,

como la direccin, la suspensin, cordones de seguridad, airbag, sistemas del motor, entre

otros.

Finalmente se distribuye un vez pasado por todos los controles y cumplir las normas de

calidad a las distintas comercializadoras del pas.

Las puertas son estructuras muy complejas que contienen casi todo lo que un coche como

conjunto contiene a excepcin de los elementos del tren de potencia.

Los clientes interactan ntimamente con puertas y son conscientes de ellos a lo largo de

muchas dimensiones.

DISEO DE PROCESO DE FABRICACIN

Desde hace muchos aos ya, un factor muy importante en el diseo de las carroceras de

automviles para los fabricantes, adems de la seguridad ha sido la ligereza de la

carrocera, ya que con ello se consigue un vehculo que requiere una menor motorizacin

para tener las mismas prestaciones, con el consiguiente ahorro en el consumo de

combustible y una disminucin de las emisiones de CO2. Adems, otro factor tambin

importante es la reciclabilidad.

La utilizacin del aluminio en la fabricacin, de algunas carroceras de automviles y de

diferentes piezas se debe entre otros factores a los anteriormente mencionados.

El aluminio en la fabricacin de automviles tiene su origen en la utilizacin de este

material para desarrollar diferentes elementos mecnicos.

Caractersticas

Fcil mecanizacin

Ligereza

Buen comportamiento frente a la corrosin con el oxigeno

Buenas cualidades para la evacuacin de calor de dichos elementos.

La mayora de los autos utilizan lminas de calibres 18 20 y 22 (1.20 mm, 0.90 mm

y 0.70 mm respectivamente)

Al contar con bobinas de aluminio:

Se efecta una operacin de laminacin para reducir el espesor de 2mm a 1.20 mm

Una carrocera de automvil fabricada en aluminio en lugar de en acero, puede reducir el

peso alrededor de 100 a 150 kg.

Un procedimiento para la fabricacin de una puerta de vehculo automvil o un capo de un

vehculo automvil est caracterizado porque partiendo de la chapa exterior y de la chapa

interior se dobla una correspondiente tira de borde, porque las chapas se colocan la una

sobre la otra y se sujetan en la zona de apoyo entre un asiento y un sujetador.

Las tiras de borde, que pueden estar plegadas con un ngulo < 90 o igual a 90 o tambin >

90 respecto al plano de la chapa o respecto al plano de la puerta.

La tira de borde de la chapa exterior se aprieta con una corredera de sujecin contra la tira

de borde de la chapa interior y porque las tiras de borde se sueldan con un rayo lser

dirigido a la rendija entre las dos tiras de borde.

En la puerta de vehculo automvil o capo de vehculo automvil segn la invencin est

integrado un bordn de sujecin para una junta que puede ser incorporada exactamente

adaptada y con funcin asegurada.

1 Chapa exterior

2 Tira de borde de 1

3 Chapa interior

4 Tira de borde de 3

5 Cordn de soldadura por lser entre 2 y

4

6 Zona de proteccin entre 2 y 4

7 Bordn de sujecin en 4

8 Junta

9 Sector interior en 8

10 Labio de junta en 8

11 Ranura entre borde de puerta y 12

12 Parte de bastidor

13 Sector con dureza media de 8

A la puerta de vehculo automvil o capo de vehculo automvil reproducido en la Fig. 1

pertenecen una chapa exterior 1 con un una tira de borde 2 doblada aprox. a 90 respecto al

plano de la chapa y una chapa interior 3 con una tira de borde 4 que se extiende paralela en

forma de sectores a la tira de borde 2.

Las dos tiras de borde 2 y 4 estn unidas por un cordn de soldadura 5 por rayo lser que

llena la rendija entre estas dos tiras de borde 2 y 4. Por lo dems la chapa exterior 1 y la

chapa interior 3 estn dispuestas apoyadas una sobre la otra en una zona de apoyo 6 que se

extiende junto a la tira de borde 2.

Hermetizado contra la humedad

Las puertas de vehculo automvil o los capos de vehculo automvil no solo han de poseer

una resistencia suficiente, sino que el espacio interior formado entre la chapa exterior y la

chapa interior tambin debe estar hermetizado contra la humedad. Para esto, en la prctica

se ha procedido de tal modo que la chapa exterior se curva con uno o varios tiles de

rebordear envolviendo la chapa interior de tal manera que el borde de la chapa interior es

enganchado por la chapa exterior.

Para conseguir una resistencia suficiente se incorpora en el rebordeado un pegamento. Para

hermetizar contra la humedad las zonas de rebordeado, sobre la zona de costura en el sector

del borde libre de la chapa exterior se aplica un pegamento de sellado. Ambos pegamentos

han de ser calentados con el borde de la puerta de v vehculo automvil o los capos de

vehculo automvil sujeto para conseguirse una resistencia y estanqueidad suficientes.

Adems es conocido unir los bordes de las chapas que se solapan una sobre otra por medio

de soldadura por rayos lser. En esto se dirige un rayo lser a la rendija constituida entre las

dos chapas de tal manera que es reflejado mltiples veces y el material de las dos chapas

funde en la zona de esta rendija.

La unin de las dos tiras de borde por medio de un cordn de soldadura por rayos lser

satisface todas las exigencias respecto a suficiente resistencia y tambin estanqueidad, de

tal modo que pueden eliminarse las medidas especiales para la hermetizacin, en particular

la aplicacin de pegamentos de sellado.

La unin de soldadura por rayos lser permite tambin la utilizacin de chapas de espesor

ms reducido, de tal modo que se puede economizar material.

Consideraciones de diseo

Ligereza: La carrocera debe ser de poco peso, para permitir una mejor aceleracin, menor

distancia de frenado y ahorro de combustible.

Robustez: Los componentes deben ser capaces de soportar impactos, para resguardar la

seguridad de los ocupantes del vehculo.

Diseo dinmico: Permite menos rozamiento con el aire y por tanto mejor rendimiento

Ergonoma: Fcil de manipular.

Composicin de la carrocera

Acero al carbono:

Acero en el cual en su composicin el carbono no excede el 1%. Es maleable pero

resistente.

Aluminio:

Metal no ferromagntico, de baja densidad y alta resistencia a la corrosin. Tratado

adecuadamente puede incrementarse su resistencia mecnica.

Mdulo de puerta de automvil

Este mdulo de puerta puede incluir:

Conjunto elevalunas

Cerradura

Accionamientos mecnicos de apertura

Cableados

Mandos elctricos

Electrnicas de control, altavoces

Sistemas de seguridad y de absorcin de energa

Elementos de estanqueidad, conductos de aireacin, embellecedores, etc.

Etapas de fabricacin

Montaje de componentes varios

Preparacin de lminas

Troquelado/

Embutido Cortado

Refuerzo y soldado

Tratamientos protectores

Montaje de componentes

varios

Instalacin en automotor

Ajustes y control de

calidad

1 Puerta del vehculo

2 Chapa exterior de la puerta

3 Cuerpo del bastidor de la puerta

4 Mdulo de soporte

5 Revestimiento interior de la puerta

6 Cuerpo de la cerradura

7 Cavidad

8 Cap del motor

9 Arco de la rueda

10 Material esponjoso

11 Elevacin

20 Revestimiento exterior

21 Perfilado

22 Abertura pasante

30 Bastidor

31 Alojamiento para bisagras

32 Alojamiento para la cerradura

33 Marco de la ventanilla

34 Mecanismo de accionamiento del

elevador de la ventanilla

36 Cristal de la ventanilla

37 Elemento de refuerzo

38 Punto de sujecin

40 Pieza esponjosa

41 Refuerzo de la caja

42 Altavoz

43 Aparato de control de la puerta

44 Apoyabrazos

45 Elemento de agarre

46 Dispositivo de apertura de la puerta

47 Canal de guiado

51 Compartimiento portaobjetos

52 Abertura de paso para el sonido

100 Moderador

CONTROL DE CALIDAD

En el control se probar la puerta del vehculo, est funcionando correctamente como el

elevalunas elctrico, el acople perfecto con la carrocera.

Finalmente se distribuye un vez pasado por todos los controles y cumplir las normas de

calidad a las distintas comercializadoras del pas.

IMPACTO ECONMICO, AMBIENTAL Y SOCIAL

El sector de automocin es uno de los sectores en los que la adopcin de nuevas

regulaciones y medidas destinadas a alcanzar mejoras de tipo medioambiental est en auge

desde hace unos aos. En este sentido, existen diversas lneas de investigacin en este

sector que han cobrado una gran importancia, como es la reduccin de peso de los

componentes de los vehculos, el empleo de materiales reciclados o el desarrollo de

biopolmeros para la fabricacin de determinadas piezas.

Esta ltima lnea de investigacin est acorde con la creciente demanda de materiales

biodegradables o de origen renovable como alternativa al empleo de los materiales plsticos

tradicionales. En los ltimos quince aos, ha salido al mercado un amplio rango de nuevos

materiales biodegradables Y de fuente renovable para diversas aplicaciones. Por ejemplo,

existen diferentes grados comerciales de materiales basados en almidn o polisteres

biodegradables que vienen emplendose en el sector de envase alimentario. Sin embargo,

en el caso de la industria del automvil, todava se requiere ms investigacin para llegar a

desarrollar materiales adecuados para su procesado mediante las tecnologas de moldeo por

inyeccin y termoconformado, los procesos mayoritariamente implicados en este sector,

que cumplan con los requerimientos para su empleo tanto en el exterior como en el interior

de los vehculos. Aspectos como la resistencia trmica, las prestaciones mecnicas o la

emisin de componentes voltiles responsables de la aparicin de olores en el interior de

los vehculos deben mejorarse para estos materiales.

Dado que existe una gran variedad de piezas de interior de automvil, tambin son

mltiples los requerimientos que deben cumplir los materiales empleados en su fabricacin

de acuerdo con las especificaciones correspondientes. La figura 1 muestra los diferentes

componentes fabricados en la actualidad con materiales plsticos que forman parte del

interior de un vehculo.

Figura 1. Piezas de interior de vehculos fabricadas en materiales plsticos(Imagen cedida por Grupo

Antoln)

CONCLUSIONES

La industria automovilstica est en constante crecimiento, nuevos sistemas de tecnologas,

y de manufactura avanzada se crean para la fabricacin de automviles y partes.

Se crean cada vez nuevos materiales que formarn parte de los automviles, aleaciones de

aluminio, materiales de alta ductilidad, buena tenacidad, capacidad de absorber energa,

vibraciones, etc.

La unin de soldadura por rayos laser permite tambin la utilizacin de chapas de espesor

ms reducido.

BIBLIOGRAFA

OFICINA ESPAOLA DE PATENTES Y MARCAS. Numero de publicacin: 2 139 389

54 Ttulo: Puerta de vehculo automvil o cap de vehculo automvil.

http://www.materialeslosandes.com/tproductos.php?pagina=laminasybobinas

OFICINA ESPAOLA DE PATENTES Y MARCAS. Numero de publicacin: 2 234 517.

Ttulo: Pieza de carrocera para vehculos, as como procedimiento para su produccin.

ANEXOS