Estudi per elements finits del procés de fabricació d'un marc de finestra per automoció

Abstract

En aquest projecte s’estudia el procés de fabricació que utilitza l’empresa Linde+Wiemann per conformar el marc de la finestra d’un camió. S’utilitza un procés de conformat en fred de perfils oberts de xapa d’acer que s’anomena cintrat (stretch-bending). En l’operació de cintrat un perfil recte se subjecta pels seus extrems amb unes mordaces que l’hi apliquen tracció. Al mateix temps, aplicant un moviment relatiu entre les mordaces i els útils de conformat, es doblega el perfil i se l’obliga a adoptar la forma requerida. Així, el conformat es produeix principalment per esforços de tracció i flexió. El perfil que s’utilitza per cintrar s’obté conformant en fred una tira de xapa en una línia de conformat per corrons. El cintrat s’utilitza en la industria de l’automòbil per fabricar perfils doblegats com els marcs de les finestres o les guies de les portes corredores. Un marc de finestra és una peça que es col·loca en el forat de la finestra d’un automòbil i s’encarrega de definir la zona on queda allotjat el vidre quan aquest està apujat, així com de subjectar la goma que permet que la finestra tanqui correctament. La metodologia emprada consisteix en simular tot el procés de fabricació mitjançant programes de càlcul per ordinador basats en el mètode dels elements finits (MEF). Primer s’ha estudiat el procés de perfilat (roll forming), on ha calgut dissenyar la línia de perfilat a utilitzar en el model d’EF. L’estat tensional residual del perfil com a conseqüència del perfilat serà el punt de partida de l’etapa de cintrat. A continuació s’ha estudiat el procés de cintrat, on també ha calgut dissenyar els útils de conformat a utilitzar en el model d’EF. Per últim, s’ha validat el model amb mesures de la peça real i s’ha verificat la malla i el tipus d’element. Els resultats del treball indiquen que és necessari incloure les tensions residuals del perfilat al model d’EF per obtenir resultats similars a la realitat, així com millorar el disseny dels útils. També s’ha realitzat un estudi de l’efecte de la tracció de cintrat sobre la geometria de la peça, que ha permès obtenir una estratègia de cintrat amb tracció variable que podria millorar la geometria del marc de finestra mentre redueix la distorsió de la secció. A més, s’ha determinat l’efecte de la torsió sobre la geometria de la peça. Això ha permès redissenyar un dels útils de conformat per tal que apliqui torsió de compensació a la zona adequada. Aquesta modificació podria millorar la geometria de la peça cintrada. Es vol que la simulació per EF sigui una eina útil en projectes de peces cintrades. Ha de permetre la col·laboració entre client i fabricant per tal que la peça s’ajusti millor als requeriments del cintrat. També ha d’ajudar a millorar el disseny dels útils en un nou projecte. Per últim, ha de permetre estudiar els defectes durant el procés productiu i determinar l’ajust necessari dels paràmetres que intervenen en el cintrat per tal de millorar la geometria de la peça i minimitzar la distorsió de la secció.