Vilches vant en olympisk bronsemedalje i volleyball under OL 1976 i Montréal. Han var med på det cubanske laget som kom på tredjeplass i volleyballturneringen for menn bak Sovjetunionen og Polen. Cuba tapte semifinalen mot Sovjetunionen med 0-3 men vant bronsefinalen over Japan med 3-0. Vilches spilte seks kamper i OL-turneringen.