Diseño mecánico de una sargenta de apriete rápido

Enrique Angulo Elizari (A903911)

Estudiante de Ing. Mecánica

Javier Biera Muriel (A903939)

Estudiante de Ing. Mecánica

DISEÑO MECÁNICO DE UNA SARGENTA DE APRIETE RÁPIDO

Enrique Angulo Elizari Javier Biera Muriel

2 Expresión Gráfica 20 de diciembre del 2014

Índice

1. Presentación del proyecto 1.1. Modelo

1.2. Estructura del proyecto

2. Conjunto mecánico 2.1. Funcionamiento

2.2. Despiece

2.3. Árbol del assembley general

3. Planos 3.1. Planos de piezas

3.2. Planos de conjunto



1. Presentación del proyecto.

El proyecto que en esta memoria se presenta consiste en la reproducción de una sargenta de

apriete rápido en Creo Parametric 2.0, un software de diseño CAD desarrollado por la compañía

PTC. La herramienta de Creo Parametric permitirá diseñar, analizar y simular en 2D y 3D

productos realistas, todo ello basado en parámetros matemáticos y relaciones geométricas.

Entre otras funciones del software, se encuentran la simulación de movimientos mediante

mecanismos cinemáticos y dinámicos así como su captura, la creación de planos normalizados y

la creación de fotorrealismos.

Una sargenta de apriete rápido es una herramienta manual usada sobre todo en carpintería

que sirve para sujetar piezas de cualquier tipo con el objetivo de mantener juntas las piezas que

quedan sujetas por la herramienta. Se usa para amarrar pegados en caso de madera y para

mecanizados si hablamos de metales. En este tipo de herramientas se dispone de un gatillo para

ir acercando las mordazas de la sargenta. Al apretar dicho gatillo, la mordaza se desplazará sobre

la barra central acercándose así a la segunda.

1.1 Modelo.

El modelo usado para este proyecto es la sargenta SL300 One Handed Bar Clamps/Spreaders

Irwin Quick-Grip (modelo 506QCEL7) de la compañía estadounidense Irwin Tools. Esta sargenta

soporta una presión de hasta 135kg. Los

brazos del sargento se pueden invertir de

forma que se pueda usar tanto para

apretar como para separar dos piezas. En

este segundo caso la sargenta hace la

función palanca. En su posición estándar

la herramienta puede amarrar un grosor

de hasta 150mm (6’’). Si se invierten las

mordazas disponemos de una amplitud

de entre 195mm (7,5’’) y 340mm (13,4’’).

La altura relativa de la barra con respecto

a los cojinetes de apoyo es de 75mm

(2,9’’).

1.2 Estructura del proyecto.

En este apartado, se explicará el proceso seguido para el desarrollo del proyecto, una vez

adquirido el modelo de sargenta ya presentado.

Lo primero que se realizó fue el desmontaje del sargento con su respectiva documentación

gráfica y textual. Se realizó un estudio de todas las piezas y se nombraron de manera

característica cada una de ellas. Previamente se había estudiado el mecanismo y se había

grabado para su posterior reproducción en el diseño virtual. Una vez desmontada la sargenta y



clasificadas cada una de las piezas se pasó al diseño de cada una de ellas en Creo Parametric,

por separado. Esta sargenta dispone de 20 piezas y por tanto al finalizar esta parte se obtuvieron

20 documentos (.prt). Cada una de estas piezas había sido medida con un calibre electrónico y

ajustada con el resto de piezas con las que entraba en relación ya sea por contacto o por el

funcionamiento. Dichas medidas fueron recogidas en documentos escritos para una mayor

facilidad a la hora de realizar modificaciones.

Tras la realización de los documentos (.prt) se prepararon los planos de cada una de las piezas

generando 14 nuevos archivos (.drw) todos ellos debidamente acotados y definidos. El objetivo

de estos planos es la definición de la correspondiente pieza suponiendo que esta va a ser

fabricada. En cuanto a las piezas normalizadas, sus correspondientes planos no fueron

realizados, por el correspondiente hecho de estar normalizadas.

Con las piezas ya definidas, se empezó a ensamblar la sargenta mediante un proceso lógico

del montaje, que consistía en hacer varios sub-assembleys antes del assembley final llamado

“General.asm”. Para el montaje se comenzó por el sistema de bloqueo de la mordaza fija,

siguiendo por la fijación de dicha mordaza a la barra (previamente ensamblada con su tope).

Una vez fijada la mordaza (denominada en este proyecto “Pieza_principal_1”) se añade la

segunda mordaza junto a los gatillos y todo el mecanismo interior: chapas, taco y muelles

(“Interior_pp2.asm”). Finalmente se ensamblan la tapa delantera junto a los tornillos para

esconder el mecanismo. Tras esto se realizan los correspondientes planos de conjunto y planos

explosionados.

Para acabar con el diseño, se realizaron las pequeñas modificaciones referidas a

interferencias de material y se pasó a darle la apariencia deseada a nivel de color y apariencia

de materiales. Además se realizó una render creando un espacio donde poner nuestra

herramienta para su mejor visualización.

Una vez terminada la herramienta se pasa a realizar la simulación de movimiento, para lo

cual se necesita colocar motores cinemáticos y/o dinámicos a cada una de las piezas que afectan

al mecanismo. Una vez definidas las velocidades y relaciones de estos motores se pasa al

montaje del video y a la redacción de la memoria.

2. Conjunto mecánico. 2.1 Funcionamiento.

Una sargenta, como ya se ha dicho, sirve para amarrar

objetos. La cuestión es cómo debe funcionar para un amarre

seguro.

Comencemos suponiendo que los cojines están lo más

alejados posible (a 150mm). Apretaremos el gatillo trasero

(denominado “gatillo_lento”). Este gatillo esta en contacto

permanente con 4 chapas y las chapas a su vez en contacto

superficial con la barra. Al apretarse el gatillo las chapas se

desplazan hacia atrás junto con la barra y al volver el gatillo

a su posición natural las chapas regresan con él, mediante la



fuerza de un muelle, quedando la barra atrás. Así la barra avanza paulatinamente gracias a este

rozamiento de las chapas que la desplazan.

Si en lugar de apretar el gatillo trasero, lo hacemos con el

delantero (“gatillo_rápido”), las dos chapas que están en contacto

con él se posicionan en perpendicular a la barra dejando pasar a

esta libremente hacia dentro y fuera. La posición original del gatillo

y de las chapas es oblicua a la barra de forma que actúan como

bloqueo para que la barra avance lentamente cuando pulsamos el

“gatillo_lento”.

Además del movimiento de la barra, en este modelo de

sargenta encontramos un sistema de bloqueo en el “cojín” de la

“pieza_principal_1”. Este cojín tiene un grado de libertad de

rotación (de 7 grados) que permite girarlo y sujetar superficies

oblicuas. En el momento en el que el cojín está en el límite

superior de rotación hay una articulación que permite bloquear el

conjunto en esta posición al desplazar dicha pieza hacia un lado.

En el momento en el que se quiera inclinar de nuevo el cojín, se

debe desplazar a la derecha la articulación amarilla de bloqueo de

forma que adquiera de nuevo el grado de libertad perdido.

2.2 Despiece.

Este modelo de sargenta dispone de 20 piezas tras su total desmontaje, teniendo en cuenta

que por ejemplo la tornillería se cuenta como una sola pieza, pero realmente disponemos de

seis tornillos. Igualmente pasa con los dos cojines y las chapas que son seis. A continuación

analizaremos las piezas más destacadas de la sargenta: las dos mordazas, los gatillos, la pieza

del sistema de bloqueo, una chapa, la barra y un cojín.

Bloqueo amarilla:

Es la pieza clave del sistema del bloqueo de la sargenta. Consta de unas elevaciones en uno

de sus laterales, una especie de rampas, que colisionan con otras relativas a la

“pieza_principal_1”, de forma que producen el bloqueo de la rotación de la “articulación de

bloqueo”.



Barra:

Sujeta todo el sistema y es sobre la que se realiza el movimiento del conjunto.

Chapa:

Es la pieza esencial para el movimiento de la sargenta así como del bloqueo para impedir el

movimiento del mismo. Por un lado, se posicionan un par de chapas tras el “gatillo_rápido” que

o bloquean la barra o se desplazan a una posición perpendicular a ella para dejar el movimiento

libre. Por otro lado, se posicionan cuatro chapas detrás del “gatillo_lento” y generan un

movimiento pausado por medio de un arrastre de dichas chapas con la barra.

Cojín:

Sirve de apoyo entre las dos piezas principales en una posición cerrada de la sargenta y de

apoyo con las superficies de contacto a la hora de sujetar una pieza cualquiera. Son de un

material plástico, similar a la goma, de manera que no estropeen el material sobre el que se

superponen.



Gatillo lento:

Se encarga de generar un movimiento pausado del mecanismo, por medio del arrastre de las

chapas, explicado anteriormente. Dicho movimiento una vez accionado, vuelve a su posición

inicial por medio de la actuación de un muelle.

Gatillo rápido:

Similar al gatillo lento. Realiza el movimiento de liberación o bloqueo de la barra, por medio

de las chapas, explicado con anterioridad. El gatillo volverá a su posición inicial por medio del

contacto con dos muelles uno arriba y otro abajo.

Tapa:

Cierra todo el mecanismo de manera que no salte ninguna pieza y que no entre suciedad que

pueda impedir el funcionamiento del mismo. Por otro lado, aporta un diseño atractivo a la



sargenta. Como se aprecia en la fotografía, la tapa realizada en Creo Parametric es una versión

simplificada de la del modelo adquirido, ya que los nervios cruzados, hendiduras etc. son

innecesarios para el funcionamiento del mecanismo. Además al simplificar la pieza, la acotación

de su correspondiente plano es más sencilla.

Pieza Principal 1:

Esta es una de las dos mordazas. Es la más pequeña y está fija a la barra. Debe tener una

forma adecuada para soportar las cargas y las fuerzas que recaen sobre ella. En la parte superior

de la pieza se presenta un relieve para acoplar el sistema de bloqueo.

Pieza principal 2:

Esta pieza consta de tres partes: una superior que se asemeja a la pieza principal 1

usada para soportar y distribuir las cargas; otra central, que alberga el mecanismo de la

sargenta; y una inferior, que hace las veces de mango con una forma ergonómica a la

mano del usuario.



2.3 Árbol del assembley general.

El modelo final del sargento se denomina General.asm y ahí se encuentran recogidos los

demás sub-assembleys. De forma esquemática se presenta el árbol del modelo.

General.asm

Grupo Tornillo_PP1

Grupo Tornillos

Tapa_delantera.prt

Interior_PP2.asm

Pieza_principal_2.prt

Taco.prt

Grupo gatillo_Rápido

Grupo gatillo_Lento

Cojín.prt

PP1.asm

Pieza_principal_1.prt

Sistema_bloqueo.asm

Cojín.prt

Bloqueo.asm

Articulación_bloqueo.prt

Bloqueo_amarilla.prt



Barra.asm

Barra_definitiva.prt

Tope.prt

Fotorrealismo de General.asm

3. Planos. 3.1 Planos de piezas.

Como previamente se ha dicho, no todas las piezas tienen planos, pues son piezas

normalizadas y por tanto se conocen las dimensiones de ellas. Esto pasa con las

arandelas, muelles, tornillos y tuercas. En ocasiones, la forma de un tornillo o de una

tuerca no está del todo definida en la norma y es necesaria la construcción de su

correspondiente plano acotado.

En estos planos no todo está acotado, pues las piezas son de tal complejidad que se

necesitarían vistas auxiliares para cada una de las dimensiones. Se ve claramente en los

redondeos de las piezas, los cuales son insignificantes para el mecanismo y para la

definición de la pieza en su totalidad. Estos redondeos tan solo tienen la función de

embellecedores externos. Otro ejemplo que no ha sido acotado es el serigrafiado con

los nombres de los miembros del equipo, debido a su irrelevancia.

Todos los planos llevan un cuadro de rotulación reglamentario adjunto en el que se

indican las características de dicho documento como por ejemplo el formato, la escala

o los autores del mismo. Aquí se aprecia un ejemplo de este cuadro de rotulación.



A continuación se presentan los planos de todas las piezas que componen la sargenta.

Articulación bloqueo:



Barra:

Bloqueo Amarilla:



Chapa:

Cojín:



Gatillo lento:

Gatillo rápido:



Pieza principal 1:

Pieza Principal 2:



Taco:

Tapa delantera:



Tope:

Tornillo PP1:



Tuerca hexagonal:

3.2 Planos de conjuntos.

Una vez se ensamblan todas las piezas y el sargento queda diseñado por completo,

se deben realizar los planos de conjuntos y planos explosionados que definan el

producto en su totalidad de una manera visual y clara. Cada uno de estos lleva su

correspondiente cuadro de rotulación y su caja de piezas. A continuación, se presentan

estos planos. La caja de piezas será en todos los planos del producto igual, pues la

sargenta la forman las mismas piezas. Dicha caja de piezas es la siguiente:



En este proyecto se presentan dos planos explosionados desde distintas perspectivas

y un plano de conjunto seccionado por su plano medio.

Plano explosionado frontal:

Plano explosionado en perspectiva:



Plano de conjunto:

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