Útiles de montaje: Principios y tipos de sujeción

I. Principio de sujeción de la fijación

La sujeción durante el ensamblaje se consigue normalmente mediante fijaciones de ensamblaje. Una fijación de montaje se refiere al equipo de proceso utilizado en el montaje para aplicar una fuerza externa a las piezas con el fin de garantizar su posicionamiento fiable. Incluye dispositivos de fijación simples y portátiles de uso general y dispositivos de fijación especiales en bastidores de montaje.

Existen cuatro métodos para fijar componentes con útiles de montaje: sujeción, presión, tracción y empuje (o expansión), como se muestra en la Figura 5-34.

a) Sujeción
b) Presionar
c) Tirar
d) Empujar

II. Tipos de instalaciones

Las fijaciones de montaje pueden dividirse en fijaciones manuales y no manuales en función de la fuente de fuerza de sujeción. Las fijaciones manuales incluyen fijaciones de tornillo, fijaciones de barra, fijaciones de palanca, fijaciones excéntricas, etc.; las fijaciones no manuales incluyen fijaciones neumáticas, fijaciones hidráulicas, fijaciones magnéticas, etc. En esta sección se presentan principalmente las fijaciones manuales más utilizadas.

1. Abrazadera en espiral

Una abrazadera en espiral utiliza el movimiento relativo entre un tornillo y una tuerca para transferir fuerza externa con el fin de sujetar piezas, y presenta múltiples funciones como sujetar, presionar, tirar, empujar y apoyar.

2. Pinza espiral en forma de arco (comúnmente conocida como Calan)

Una abrazadera espiral en forma de arco utiliza un tornillo para la acción de sujeción. Al seleccionar o diseñar una abrazadera espiral en forma de arco, sus dimensiones de trabajo H, B deben adaptarse a las dimensiones de las piezas sujetas, como se muestra en la figura 5-35, y debe tener suficiente resistencia y rigidez. Sobre esta base, el peso de la abrazadera de arco también debe reducirse al mínimo para facilitar su uso. Las abrazaderas en espiral con forma de arco que se utilizan comúnmente incluyen las estructuras que se muestran en la figura 5-36, y las más pequeñas suelen utilizar las estructuras que se muestran en las figuras 5-36a y 5-36b, mientras que las abrazaderas en espiral con forma de arco más grandes suelen utilizar las estructuras que se muestran en las figuras 5-36c y 5-36d.

3. Tensor en espiral

Un tensor en espiral utiliza un tornillo para la acción de apriete, y su estructura puede variar. Como se muestra en la figura 5-37a, un tensor en espiral simple aprieta girando la tuerca. Los tensores mostrados en las figuras 5-37b y 5-37c tienen dos tornillos independientes con direcciones de rosca opuestas, y las tuercas están conectadas con acero plano grueso o acero redondo. Girando la tuerca se ajusta la distancia entre los tornillos, consiguiendo un efecto de apriete. Si el extremo del tornillo con una placa rectangular se suelda a la pieza, también puede servir para posicionar y apoyar. La figura 5-37d muestra un tensor de tornillo de doble cabeza, en el que girando el tornillo se ajusta la distancia entre los dos ganchos para apretar las piezas.

4. Compresor espiral

Como se muestra en la Figura 5-38, los compresores en espiral suelen soldarse temporalmente a la pieza mediante escuadras, y luego utilizan tornillos para comprimir. La figura 5-38a muestra el uso de un compresor en espiral de ménsula con forma de "┌" para nivelar la costura de la chapa durante la unión a tope. La figura 5-38b muestra el uso de un compresor en espiral de ménsula con forma de "Π" para comprimir piezas.

a) Utilizando un compresor de espiral de soporte en forma de "┌" para nivelar la costura de la placa.
b) Utilización de un compresor en espiral con soporte en forma de "Π" para comprimir las piezas.

5. Soporte en espiral

Los apoyos en espiral se utilizan para levantar o extender, no sólo en operaciones de montaje, sino también en operaciones de corrección. La figura 5-39a muestra el tipo más sencillo de gato en espiral, formado por un tornillo, una tuerca y un tubo redondo. La cabeza de este tipo de gato espiral es puntiaguda, lo que no favorece la protección de la superficie de las piezas y sólo es adecuado para apoyar superficies en las que no se requiera mucha precisión, como placas gruesas o formas de acero de mayor tamaño. La figura 5-39b muestra una almohadilla añadida en la cabeza del tornillo, que no daña la pieza y no es propensa a resbalar al elevar o apoyar. La figura 5-39c muestra un soporte en espiral, que tiene roscas izquierda y derecha en ambos extremos del tornillo, lo que acelera las acciones de elevación y soporte.

6. Abrazadera de cuña

Las abrazaderas de cuña utilizan la superficie inclinada de la cuña para transformar la fuerza externa en fuerza de sujeción, consiguiendo así el propósito de sujetar piezas. La figura 5-40 muestra dos formas básicas de sujeción con cuñas; la figura 5-40a muestra la acción directa sobre la pieza de trabajo, lo que no sólo requiere que la superficie de la pieza de trabajo sujeta sea relativamente lisa y plana, sino que además la cuña es propensa a rayar la superficie de la pieza de trabajo; la figura 5-40b muestra la cuña transmitiendo la fuerza a la pieza de trabajo a través de un elemento intermedio, mejorando la situación de contacto entre la cuña y la superficie de la pieza de trabajo.

Para garantizar que la abrazadera de cuña pueda autobloquearse durante su uso, el ángulo de la cuña α debe ser inferior a su ángulo de fricción, utilizando generalmente 10°~15°. Si es necesario mejorar el efecto de la abrazadera de cuña, se puede añadir un espesor adecuado de cuña debajo de la cuña.

La figura 5-41 muestra varios usos de la abrazadera de cuña. La figura 5-41a muestra el uso de una placa de sujeción con boca de cuña para sujetar directamente el acero del perfil y el material de la placa. La figura 5-41b muestra el uso de una placa de sujeción con forma de "∏" combinada con una cuña para sujetar piezas. La figura 5-41c muestra una abrazadera de cuña con una placa incrustada, donde la forma de la sección transversal de la cuña puede ser rectangular o circular.

Esta abrazadera se utiliza principalmente para alinear los materiales de la placa, ya que utiliza una placa de cuña, por lo que sólo se puede utilizar cuando hay un hueco en la unión de los materiales de la placa. La abrazadera de cuña de acero angular mostrada en la Figura 5-41d también se utiliza comúnmente en el montaje.

7. Abrazaderas de palanca

Las abrazaderas de palanca utilizan el efecto multiplicador de fuerza de las palancas para sujetar o presionar piezas. Como son fáciles de fabricar, cómodas de usar y muy versátiles, se utilizan mucho en el montaje, como se muestra en la Figura 5-42. La Figura 5-43 muestra varias abrazaderas de palanca simples de uso común en el ensamblaje. Además, las barras de palanca también se utilizan a menudo como abrazaderas de palanca.

8. Abrazaderas excéntricas

Las abrazaderas excéntricas utilizan una pieza excéntrica cuyo centro de rotación no coincide con su centro geométrico para sujetar. Las abrazaderas excéntricas utilizadas en producción se dividen en ruedas excéntricas circulares y ruedas excéntricas curvas en función de la forma de la superficie de trabajo. Las primeras son más fáciles de fabricar y su uso está más extendido. Las abrazaderas excéntricas suelen requerir capacidad de autobloqueo.

La figura 5-44 muestra un accesorio de rueda circular excéntrica, donde la rueda circular excéntrica con un agujero excéntrico está montada en un eje fijo y puede girar alrededor del eje. La distancia e entre el centro de la rueda circular excéntrica y el eje se denomina excentricidad, y la rueda circular excéntrica está equipada con un mango para su operación. Cuando la rueda excéntrica gira alrededor del eje, el travesaño gira alrededor del pivote, sujetando así la pieza de trabajo. La figura 5-44a muestra un muelle como pivote, mientras que la figura 5-44b muestra un eje de pasador fijo como pivote.

La ventaja de la fijación excéntrica es su rapidez de acción, pero la desventaja es que la fuerza de sujeción es pequeña y sólo puede utilizarse en situaciones con poca o ninguna vibración.