Jig and Fixture Design Level 1

Jig and Fixture Design


1

Introduction to Jigs and Fixtures


2

Introduction to Jigs and Fixtures


2

Jig and Fixture in Production

Cutting Tools, Die and Mold etc.

Tools

Measuring Instrument

Production facilities Welding Machinery

Installation Tools

Jigs and Fixtures


3

จ กและฟกซเจอร จกและฟกซเจอรเปนเคร องมอสาหรับการผลตช นงานท เท ยงตรงเหมอนกันทกช น ตาแหนงท ถกตอง ระหวางเคร องมอ จกหรอฟกซเจอรและช นงานจะตองอย คงเดมตลอดเวลา จกและฟกซเจอรถก ออกแบบและสรางข นมาเพ อทาการยดจับ รองรับ และกาหนดตาแหนงช นงานทก ๆ ช น เพ อให แนใจวาในการเจาะรหรอการตกแตงดวยวธอ น ๆ จะไดตรงตาแหนงเดมหรอขนาดตามรายละเอยดท  กาหนดมาทกประการ


4

3.

คาความเผ อ 4.

5.

ปรมาณของช นงานท  จะทาการผลต

ตาแหนงหรอ ผวหนา อางองของช นงาน

2.

1.

ชนดของวัสด

รปรางและขนาด


5


6


7


8


9

การวเคราะหวธท ประหยัด ตนทน

ไม ใชจ กและฟกเจอร

ใชจ ก และฟกเจอร

ตนทนวัตถดบ คาแรงและอ น ๆ

ตนทนของจ กและฟกเจอร ปรมาณการผลต Jig and Fixture Design

จ ก (Jig) จก คอ เคร องมอท สรางข นมา เพ อช วยในการกาหนดตาแหนง ยดจับช นงาน รองรับช นงานและเปน ตัวนาทางของเคร องมอตัด บนลาตัวของจ กจะมปลอก นาทางท ทาดวยเหลกกลา ซ งผานการชบแขงมาแลวตดอย  โดยจะใชเปนตัวนา ทางการเคล อนท ของเคร องมอตัด


11

ฟกเจอร (Fixture) ฟกเจอร คอ เคร อ งม อท ส รา งข นมา เพ อ ชว ยในก าหนดตา แหนง ยด จับช นงาน รองรับช นงาน เพ อใหช นงานอย ในตาแหนงท ถกตองและมั นคงในขณะท เคร องจักรทางาน บนลาตัวของฟกเจอร จะมแทงตั งระยะและแผนเกจ ซ งจะชวยใหการตั งระยะของเคร องมอตัดอย ในตาแหนงท ถกตองท  จะกระทาตอช นงาน


12

ความแตกตางระหวางจ กและฟกเจอร ใชกับงาน ปาดผวหรอ เจาะร หรอ กวานร

จ ก -แรงตัดเปนแรงบด แรงยดจับช นงานไมสง -พ นท รองรับช นงานนอย (Support) -มปลอกนาทางการเคล อนท ของเคร องมอตัด ( Guides cutting tools)

-มโครงสรางลาตัวเลก เพราะรับแรง

งานเช อม

ในการตัดนอย ยดจับช นงานกรณท ช นงานอย กับท 

ฟกเจอร -แรงยดจับช นงานสง -พ นท รองรับช นงานมาก (Support) -มแทงตั งระยะนาทางการเคล อนท ของ

เคร องมอตัด -มโครงสรางลาตัวใหญ เพราะ ตองรับแรงในการตัดมาก จับยดช นงานกรณท ช นงานหมนใน แนวนอนหรอแนวด ง


13

Principles of locating


14

แนวทางการเคล อนท  (Planes of Movement) ช นงานท ไมถก จากัดการเคล อนท  สามารถเคล อนท ไดอยางอสระ 12 ทศทาง


15

จากัดการเคล อนท  5 ทศทาง

การกาจัดการเคล อนท  (Restricting Movement)

จากัดความเคล อนท อก 1 ทศทาง

สวนทศทางท เหลอสามารถกาจัดได โดยใชตัวยดจับช นงาน

จากัดการ เคล อนท อก 3 ทศทาง


16

วธการกาหนดตาแหนง (Locating Methods) 1.

การกาหนดตาแหนงระบบ 3-2-1 (six point location)


17

Solid supports and Adjustable supports


18


19

Adjustable Locators


20

Adjustable supports for rectangular workpieces


21

Equalizing Supports for rectangular workpieces


22

2.

การกาหนดตาแหนงจากเสนผานศนยกลางใน (Cylindrical Location)


23

Cylindrical Locators


24


25

- Spherical location reduces contact area. - Material not in direct contact with the work piece. - Binding not possible in this case


26

Diamond pin


27


28


29


30


31

3.

การกาหนดตาแหนงจากรปรางของช นงาน (Locating from an External Profile)


32


33

4.

การกาหนดตาแหนงแบบตัวว (Vee locators)

ใชกับช นงานท เปนเพลากลม หรอช นงานท มร ปหนาตัดบางสวนเปนคร งวงกลม การกาหนดตาแหนงแบบน จะใช ว บลอค รองรับช นงาน ช นงานควรตั งอย บน ว บลอคหรอ ว บลอกตั งอย บนช นงานในแนวทศทางแรงโนมถวงของโลกจะทาให ช นงานไมวาจะมขนาดเลกหรอใหญ จะอย ในศนยกลางของการเจาะรทกช น


34

e = (D-d)/2sin (α/2)


35


36

5.

การกาหนดตาแหนงแบบใชสายตา (Sight locators)


37

หลักการกาหนดตาแหนง 1.

2.

ในการกาหนดตาแหนง ตองกาหนดใหตัวกาหนดตาแหนงสัมผัสกับสวนของช นงานท ผานการปาด ผวมาแลวเสมอ ตัวกาหนดตาแหนงควรมระยะหางจากกันใหมากท สดเทาท จะหางได โดยไมทาใหตาแหนงของ ช นงานผดพลาด


38


39

หลักการกาหนดตาแหนง (ตอ) 3. 4.

ตัวกาหนดตาแหนงควรตดตั งในตาแหนงท ปองกันเศษโลหะจะเขาไปตดอย ได การกาหนดคาความผดพลาดของจ กท ยอมใหใชไดจะมคาอย ระหวาง 20-50 % ของคาความผดพลาดท  ยอมรับไดของช นงาน


40

หลักการกาหนดตาแหนง (ตอ) 5.

ในการออกแบบจะตองมการปองกันการใสช นงานผดพลาด โดยใสตัวกันโงเอาไว


41


42


43


44


45


46


อยากาหนดตาแหนงท ซ าซอนกัน


47


48


ควรออกแบบใหมตัวการทาใหช น งานหลดออกจากตัวกาหนดตาแหนงท มค วามฟต มาก ๆ เชนตัวกาหนดตาแหนงแบบรังเตมหรอแบบรังวงแหวน เม อใชอเจคเตอรแลวจะ ทาใหการนาเอาช นงานออกจากจ ก หรอฟกเจอร ทาไดรวดเรว


49

คาถาม


50

คาถาม


51

คาถาม


52

คาถาม


53

คาถาม unfavorable

better


54

คาถาม unfavorable

better


55

คาถาม


56

Principles of clamping and workholding


57

แรงในการยดจับช นงาน (Clamping Force) แรงในการยดจับช นงานจะใชในการยดจับช นงาน เพ อใหช นงานอย ในตาแหนงท กา หนด ไวอยางมั นคงในขณะท เคร องจักรทางาน แรงน จะถกตอตานโดยอปกรณรองรับท อย ดานลางของ แผนช นงาน แรงในการยดจับช นงานควรใชเปนปรมาณท มากเพยงพอ ท จะใชยดจับช นงานใหอย  ในตาแหนงท กาหนดไว ตามปกตเม อ รแรงในการตัดช นงาน กสามารถประมาณคาแรงในการยด จับช นงานไดโดยเผ อความปลอดภัยไว 2 เทาของแรงในการตัด


58

แรงจากเคร องมอตัด (Cutting Force) แรงจากเคร องตัด เปนแรงท เกดข นจากเคร องมอตัดทาการปาดผวหรอเจาะร ช นงาน แรงน จะถกตอตานจาก แผนช นงานท ถก ตัดซ งอย ในลาตัวของจ กและฟกเจอร ดังนั นเพ อใหการยดจับช นงานอยางถกตอง ผออกแบบจ กและ ฟกเจอรจา เปนตองร ถง วัสดของช นงานและเคร องมอตัด ชนดและขนาดของเคร องมอตัด ทศทางในการตัด ระยะกน ลก อัตราปอน และความเรวในการตัด แรงจากเคร องมอตัดจะมลักษณะในทศทางกดลง และเม อมการตัดจะมแรงบด เกดข น จะทาใหช น งานท ถกปาดผว หรอเจาะรหมนได นอกจากนั นยังมแรงปนข นของช นงานเกดข นดวย ซ งแรง เหลาน จะถกตอตานจากอปกรณกา หนดตาแหนงและอปกรณยด จับของช นงาน


59

การเลอกขนาดแรงในการตัด (Selecting Clamp Size and Force)


60

การหาแรงในการตัด (calculated cutting forces)


61

ชนดของอปกรณยดจับช นงาน (Type of Clamps) อปกรณยดจับแบบสกร (Screw Clamps)


62

การหาแรงในการยดจับของสกร (Screw Clamps)


63

การหาแรงในการยดจับของสกร (Screw Clamps) โดยสมมตใ หแรงเสยดทาน = 0 h


64


65


66


67


68

อปกรณยด จับแบบแผน (Strap Clamps)


69


70


71


72


73

การคานวณในงานยดจับช นงาน การหาแรงในการยดจับของตัวยดจับแบบแผน ตัวยดจับแบบแผน จะประกอบไปดวยแผนยดจับช นงาน สลักเกลยวแปนเกลยว แหวน และแผนรองรับแรงดานหลัง ส งท ตอ งคานวณหาคอ


74

การคานวณในงานย านวณในงานยดจั ดจับช บช นงาน นงาน 1.

ขนาดความกวางของรองร อยสลั อยสลักเกลยว จะกาหนดใหมมความกวางมากกว างมากกวาขนาดเสนผานศ นย นยกลาง กลาง ของสลักเกล กเกลยว ยว 1.5 mm. เขยนเป ยนเปนส นสตรได ตรได C = d+1.5

ในท นน 

2.

(1.1)

คอ ขนาดความกวางของร างของรองร องรอยสลั อยสลักเกล กเกลยว ยว างของเสนผ นผานศ านศนย นยกลางของสลั กลางของสลักเกล กเกลยว ยว d คอ ขนาดความกวางของเส ความกวางของแผ างของแผนย นยดจั ดจับ C

W = 2.3d + 1.5

(1.2)

ในท นน  W คอ ความกวางของแผ างของแผนย นยดจั ดจับ


75

การคานวณแรงในงานย านวณแรงในงานยดจั ดจับช บช นงาน นงาน 3.

ความหนาของแผนย นยดจั ดจับ t =

0.85 dA (1

−

A )

(1.3)

B

A B

ในท นน  t t คอ ความหนาของแผนย นยดจั ดจับ คอ ระยะจากแรงกระทาท าท แผ แผนรองรั นรองรับด บดานหลั านหลัง ถง ศนย นยกลางของสลั กลางของสลักเกล กเกลยว ยว คอ ระยะจากแรงกระทาท าท แผ แผนรองรั นรองรับด บดานหลั านหลัง ถง แรงท กระท กระทาต าตอช อช นงาน นงาน


76


แรงกระทาบนสลั าบนสลักเกล กเกลยว ยว (1.4)


77


โมเมนตทท เก เกดข ดข นบนแผ นบนแผนย นยดจั ดจับ M

=

fA ( B − A )

(1.5)

B

ในท นน  A B

คอ โมเมนตทท เก เกดข ดข นบนแผ นบนแผนย นยดจั ดจับ คอ ระยะจากแรงกระทาท าท แผ แผนรองรั นรองรับด บดานหลั านหลัง ถง ศนย นยกลางของสลั กลางของสลักเกล กเกลยว ยว คอ ระยะจากแรงกระทาท าท แผ แผนรองรั นรองรับด บดานหลั านหลัง ถง แรงท กระท กระทาต าตอช อช นงาน นงาน M

M


78

การคานวณในงานย านวณในงานยดจั ดจับช บช นงาน นงาน 6. Section Modulus

ของแผนย นยดจั ดจับ

Section Modulus = 7.

ความเคนท นท เก เกดข ดข นบนแผ นบนแผนย นยดจั ดจับ S =

( W − C )( t ) 2

(1.6)

6

(1.7)

M Sec . mod .

ในท นน  S คอ ความเคนท นท เก เกดบนแผ ดบนแผนย นยดจั ดจับ าความปลอดภัยท ท เผ เผ อเอาไว อเอาไวบนแผ บนแผนย นยดจั ดจับ 8. คาความปลอดภั Safety factor =

S Rm

(1.8)

ในท นน  Rm คอ ความเคนด นดงส งสงส งสดของช ดของช นงาน นงาน Jig and Fixture Design

79

การคานวณในงานย านวณในงานยดจั ดจับช บช นงาน นงาน ตัวอย วอยาง าง กาหนดให าหนดใหระยะ ระยะ A เทากับ 80 มม. B เทากั ากับ 120 มม. ใชประแจปากตายยาว ประแจปากตายยาว 200 มม. ขันสลักเกล กเกลยว ยว ขนาด M 16 x 2 มม. โดยมแรงขั แรงขันท นท ปลายประแจ ปลายประแจ 10 นวตั วตัน (N) ใหคคานวณหา านวณหา ความกวางของร างของรองท องท แผ แผนย นยดจั ดจับ (2) แรงท เก เกดข ดข นบนล นบนลาตั าตัวสลั วสลัก นงาน (3) แรงกดบนช นงาน (4) โมเมนตท ท เก เกดข ดข นบนแผ นบนแผนย นยดจั ดจับ นท เก เกดข ดข นบนแผ นบนแผนย นยดจั ดจับ (5) ความเคนท ยท เผ เผ อเอาไว อเอาไว เม อวั อวัสด สดททาแผ าแผนย นยดจั ดจับ (6) ความปลอดภัยท มคคาความเค า ความเคนแรงด นแรงดงส งสง 800 N/ mm (1)

2


80

การคานวณในงานยดจับช นงาน 1.

ความกวางของรองท แผนยดจับ C = d + 1.5 =

16 + 1.5

=

17.5

มม.

ความกวางของแผนยดจับ W = 2.3d + 1.5 = 2.3 (16) + 1.5 = 38

2.

แรงท เกดข นบนลาตัวสลัก Fsp =

3.

มม.

16 x2x 200x3.14 2

= 10,048 N

แรงกดบนช นงาน Fw = Fsp .A/B =

10048x80

= 6,698 N

120


81


โมเมนตท เกดข นบนแผนยดจับ M

=

fA ( B − A )

=

10048 x80(120 − 80) 120

B

= 267,946 Nmm

ในท น 

M

คอ โมเมนตท เกดข นบนแผนยดจับ

ความหนาของแผนจับยด t

=

0.85 dA (1

−

A )

=

.85(16)(80)(1 −

B

=

80 120

)

18.95 mm.


82


ความเคนท เกดข นบนแผนยดจับ (W

− C )( t )

Sec. Mod. =

(38 − 17 .5)(19 ) 2

2

=

6

6

= 1233 mm2 S =

M

=

Sec . mod .

= 6.

267,946 1, 233

217 N/ mm2

คาความปลอดภัยท เผ อเอาไวบนแผนยดจับ Safety factor

800 =

217

= 3.68

เทา


83

อปกรณยดจับแบบใชลกเบ ยว (Cam

ใชกับการยดจับช นงานท ตองการความ รวดเรวและมประสทธภาพ ถกนาไปประยกตใชงานรวมกับอปกรณยดจับช นงานรปแบบอ นๆ ไมเหมาะท จะใชในการยดจับช นงานท กระทาบนเคร องจักรท มก ารสั นสะเทอนมากๆ อปกรณยด จับช นงานแบบน แบงไดเปน 3 ชนดคอ action clamps)

ลกเบ ยวแบบแผนเย องศนย (Flat eccentric cam) ลกเบ ยวแบบสไปรัล (Flat spiral cam) ลกเบ ยวแบบทรงกระบอก (Cylindrical cam)


84

ลกเบ ยวแบบแผนเย องศนย (Flat eccentric cam)


85

การหาแรงในการยดจับของแผนเย องศนย (Flat eccentric cam)


86

ลกเบ ยวแบบสไปรัล (Flat spiral cam)


87

ลกเบ ยวแบบทรงกระบอก (Cylindrical cam)


88

อปกรณยด จับแบบทอกเกล (Toggle-action clamps) เปนอปกรณยด จับท มร ะบบการใหกา ลังแบบมแขน 2 แขนและมจด หมน 3 จด เม ออปกรณยด จับแบบทอกเกล ใหกา ลังในการยดจับ จดหมน 3 จด จะอย ในแนวระดับเดยวกัน เม อคลายคันโยกกจะกลับมาอย ในตาแหนงปลด ช นงานอปกรณยดจับช นงานแบบน มก ารทางานเพ อยดจับช นงานอย  4 รปแบบคอ 1 แบบกดลง (Hold down action) 2 แบบกดบบ (Squeeze action) 3 แบบดงกลับ (Pull action) 4 แบบดันไปขางหนา (Straight-line action)


89


90


91


92

อปกรณ ปกรณชชวยในการจั วยในการจับย บยด

มอหม อหมน (Solid steel handle)


93

อปกรณ ปกรณชชวยในการจั วยในการจับย บยด อปกรณ ปกรณดัดันช นช นงานแบบสปร นงานแบบสปรง (Spring loaded plungers)

เปนอ นอปกรณ ปกรณทท ใช ใ ชในการดั ในการดันช นช นงาน นงาน โดยมสป สปงเป งเปนตั นตัวใหกาลั าลัง สามารถใชในการดั ในการดันช ช นงานให นงานใหอย อย ในต ในตาแหน าแหนงท งท ตองการหร องการหรอใชเป เปนสลักล กลอคช อคช นงานให นงานใหอย อย กักับท บท ออปกรณ ป กรณดัดันช นช นงานแบบสปร นงานแบบสปรงร งรปแบบต ปแบบตางๆ างๆ


94

Application Examples


95

บานพับ (Hinges) ใชเปนอปกรณในการเปด – ปด จกแบบฝาปด ซ งอปกรณน มร ปแบบแตกตางกันหลายชนด

open open


96

อปกรณยด จับแบบใชกาลัง (Power clamps) อปกรณยด จับช นงานแบบน ถก ดัดแปลงมากจากอปกรณยด จับแบบแผน แบบทอกเกล และแบบอ นๆ โดยใหกา ลังจาก ระบบไฮดรอลค และระบบลม ทาใหมก ารทางานเปนแบบจังหวะ สามารถควบคมแรงท ใชในการยดจับไดด


97


98


99

อปกรณยด จับแบบสญญากาศ (Vacuum clamps) ใชยด จับงาน บางๆ แผนใหญ มรป รางซับซอน ใชยด กับวัสดช นงานไดทก ชนด


100


101

Magnetic Clamps


102

หลักการทางาน Magnetic Clamping

ชองวาง


ระยะหางของขั ว

103

ขอควรคานงถงการยดจับแบบ Magnetic Clamping 1. 2. 3.

ชนดวัสดงาน ตองมคณสมบัตสภาพทางแมเหลก ความสงของช นงาน ผวสัมผัสของงานกับตัวยดจับ

workpiece

workpiece


104

แรงยดจับข นอย กับพ นท ผว งาน

แรงยดจับข นอย กับคณภาพผวงาน

workpiece


105

แรงยดจับข นอย กับชนดของวัสด


106

หลักการยดจับช นงาน 1. 2.

อปกรณยด จับช นงานจะตองกดลงท สวนผวหนาดานบนของช นงานท มค วามแขงแรง เพ อไมทา ให ช นงานบดเสยรป อปกรณยด จับช นงานควรจะยดจับช นงานอยางมั นคงและแรงในการยดจับช นงานควรจะกระทาตอ ช นงานโดยตรงเหนอจดรองรับช นงานท อย กับท 


107

หลักการยดจับช นงาน 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

10.

อปกรณยด จับช นงานตองมความแขงแรงเพยงพอท จะทนตอแรงท เกดข นจากการตัด อปกรณยด จับช นงานตองไมถก วางในตาแหนงท ไปขัดขวางการทางานของเคร องมอตัด อปกรณยด จับช นงานแบบงายๆ ควรจะถกนามาใชงานมากกวาตัวยดจับแบบซับซอน ถาเปนไปไดอป กรณยด จับช นงานควรตั งอย ในตาแหนงดานหนาหรอดานขางของคนท จะใชงานจ กและฟกเจอร อปกรณยดจับช นงานควรจะถกออกแบบใหนาช นงานใสเขาและดงออกจากจ ก หรอฟกเจอรไดอยางรวดเรว ลกเบ ยว (Cam) หรอล ม (Wedge) ไมควรถกนาใช รับภาระแรงท เกดจากการสั นสะเทอน แรงของอปกรณยด จับจะตองมากกวาแรงในการปาดผวช นงาน ซ งบางครั งจะตองคานงถงวาแรงในการตัดจะ เพ มข นไดอก เพราะวามดตัดเกดการสกหรอหรอท อ การเกดการสั นสะเทอนระหวางการตัด หรอการ เปล ยนแปลงความแขงของวัสดช น งาน อปกรณกา หนดตาแหนงท ทาหนาท รอบรับช นงานควรอย ในตาแหนงตรงกันขามกับแรงตัด ซ งตัวยดจับช นงาน ควรมการกระจายแรงกดเพ อผวช นงานไมเกดรอย


108

Principles of basic construction


109

ช นส นสวนของจ วนของจ กและฟ กและฟกเจอร กเจอร 1.

โครงสรางล างลาตั าตัว (Tool bodies)

โครงสรางลาตัวเปนช นส นสวนท  นท ถกท าข าข นเพ  นเพ อใช ใชในการ น การตตดตั ตั ง ตัวกาหนดตาแหนง ตัวรองรั บช  บช นงาน นงาน ตัวยดจับช ช นงาน นงาน ช นงาน นงาน และสวนประกอบอ นๆ ดังนั นั นโครงสร นโครงสรางลาตัวจง ตองถกทาข นมาเ นม าเพพ อใหมมความแขงแรงท จะรั ะ รับแรง แ รงในการเจาะร ในการเจาะรหรอปาดผวได ไมเกดการ สัสั  นสะเ ส ะเททอน นอกจากนั  นอกจากนั นควร นควรมมความ ว ามเท เท  ยงตร ง ตรงเงเหม หมาะ าะสม สมกักับงาน งา น มตตนทนต ต าท พอเห อ เหมา มาะกั ะกับ อายการใชงานดวย ขนาดต ขนาด ตองเหมาะสมกับพ  พ นท ท ท างา น สามารถเคล สามารถเคล อ น ยา ยไดส ะด วก โครงสรางล างลาตัวจะถกทาข ข นมาด นมาดวยวธการ 3 วธคคอ จากการหลอ (Cast) การเช อม อม (Welded) และการสรางประกอบ (Built up) สวนวัสดท  ใชทาโครงสร โครงสรางลาตัวไดแก เหลกหลอ เหลก เหนยว ยว อลมมเน เนยม ยม แมกนเซ เซยม ยม อฟฟอกซ อกซ  เรซน และไมเป เปนต นตน


110

โครงสรางล างลาตั าตัวจากการหล วจากการหลอ (Cast Bodies)


111

โครงสรางลาตัวจากการเช อม Welded Bodies)


112

โครงสรางลาตัวจากการเช อม Welded Bodies)


113

โครงสรางลาตัวจากการประกอบ (Built up Bodies)


114

สวนประกอบสาคัญของโครงสรางลาตัว

โตะงาน




115


116

ช นสวนของจ กและฟกเจอร 2.

ปลอกนาทางดอกสวาน (Drill bushings)

ปลอกนาทางดอกสวานจะถกใชสาหรับการกาหนดตาแหนงและเปนตัวนาทาง สาหรับดอกสวาน ดอกทารเรยบ ตัวทาเกลยวใน ตัวทาบาเอยงของร เปนตน ปลอกนาทาง ดอกสวานจะถกนาไปชบแขง และทาใหมขนาดท ถกตองแนนอนกอนถกนาไปใชงาน ปลอก นาทางดอกสวานแบงไดเปนหลายชนดคอ ปลอกนาทางแบบเปล ยนได(Press – fit bushings) ปลอกนาทางแบบตั งแนว (Liner bushings) ปลอกนาทางแบบพเศษ (Special purpose bushings) ปลอกนาทางแบบเทมเพลท (Template bushings) ปลอกนาทางแบบมรองน ามัน (Oil groove bushings) ปลอกนาทางแบบมลาย (Knurled bushings) ปลอกนาทางแบบตอยาว (Extended – range bushings) และปลอกนาทางแบบคารไบด (Carbide bushings)


117


118


119

ชองวางท เผ อระยะของปลอกนาทาง

workpiece

workpiece


workpiece

120


121

ช นสวนของจ กและฟกเจอร 3.

แทงตั งระยะ (Set blocks)

การหาระยะของเคร องมอตัดบนแทงตั งระยะและเกจวัดชองวาง (Feeler gage) โดยเม อจะทาการ ปาดผวช นงาน ตองตั งระยะของเคร องมอตัดบนแทงตั งระยะกอนโดยทาการทาใหเคร องมอตัดหมนและเคล อนท  ลงมาหาแทงตั งระยะเลกนอยและหยดการหมนของเคร องมอตัด จากนั นใชเกจวัดชองวางเสยบเพ อทดสอบขนาด ของชองวางถายังไมไดระยะคอยๆ เคล อนท เคร องมอตัดลง จนกวาจะไดระยะชองวางตามท ตอ งการ จากนั นเอา เคร องมอตัดออกใหหา งจากแทงตั งระยะและเคล อนท เคร องมอตัดลงเทากับระยะของเกจวัดชองวางซ งกสามารถ จะใชเคร องมอตัดปาดผวช นงานได รปแบบของแทงตั งระยะได


122

Type of drill jigs


123

1.

จ กแบบเทมเพลท Template Jigs

มลักษณะเปนแผนกลมหรอแผนส เหล ยม ผวหนาเรยบมปลอกนาทางสวมอย ท ร  ซ งกาหนดตาแหนงได โดยใช เสนรอบรปภายนอกและรของช นงาน จกประเภทน จะไมมต ัวจับยดช นงานมเฉพาะตัวกาหนตาแหนง จกจะถก วางครอบอย บนช นงาน เหมาะกับการเจาะรขนาดเลก (ไมเกน 6 มม.) บนช นงานแทงกลมหรอช นงานแผน ส เหล ยมท มด านขางของช นงานตั งฉากซ งกันและกัน


124

2.

จ กแบบแผน (Plate Jigs)

มลักษณะเปนแผนส เหล ยม ใชโพรงแบบซ งเปนขอบ ดานขางท แผน จก หรอสลักท ตด อย ท แ ผน จกเปน ตัวกาหนดตาแหนงท ขอบขางของช นงาน จกประเภทน จะมอป กรณยด จับช นงาน

3.

จ กแบบโตะ (Table Jigs)

มลักษณะเหมอนกับ จกแบบแผนแตมข าตั ง จานวน 4 ขา เหมาะกับการใชเจาะรช น งานท ไม สามารถวางตั งไวบนโตะงานของเคร องจักรได


125

4.

จ กแบบแซนวช (Sandwich Jigs)

เปน จกท มล ักษณะเปนแผนแบน 2 แผนประกบกันเขาหากัน โดยใชสลักกาหนดระหวางแผน จกทั งสอง จานวน 2 ตัว เหมาะท จะใชกับช นงานแผนบาง 5.

จ กแบบกลอง (Box Jigs)

จกท มล ักษณะเปนกลองส เหล ยมปดหมดทก ดาน ภายในกลองจะมช น งานบรรจอย  โดยช นงานถก กาหนดตาแหนงและถกยดจับอย เคล อนท ไมได การยด จับช นงานจะใชสกรยด จับท ดานขางของกลอง จานวน  งานรปทรงส เหล ยมท ตอ งการ 2 ตัว ใชกับการเจาะรช น เจาะรหลาย ๆ ดานโดยการใช จก เพยงตัว


126

6.

จ กแบบฝาปด (Leaf Jigs) : จกท มล ักษณะเปนกลองส เหล ยม แตจะมดานขางของจ กเปด 2 ดาน

และมฝาเปด – ปด อย ดา นบนของลาตัว จก กาลังท ไดจากการยดจับช นงานไดมาจาก แรงงัดของขอเก ยวท  ฝาจ ก หรอมาจากแรงอัดของสลักเกลยว ใชกับการเจาะรช นงานทรงส เหล ยมท ตอ งการเจาะรดานตรงกันขาม 2 ดาน


127

7.

จ กแบบแคร (Trunnion Jigs) : จะมลักษณะเปน จกแบบแผน ซ งสามารถหมนรอบตัวเองใน

แนวแกนนอนได ช นงานจะถกจับอย บนแผน จก เม อตองการเจาะรตรงไหน กจะมสลักบังคับตาแหนงให แผน จกหยดท ตาแหนงนั น ใชกับการเจาะรช นงานขนาดใหญ หรองานท มร ป รางเฉพาะอยางท ตอ งการเจาะร หลาย ๆ ดาน


128

8.

จ กแบบหลายตาแหนง (Multistation Jigs) : แผน จกจะมลักษณะเปนแผนกลมสามารถ

หมนรอบตัวเองไดตามตาแหนงขั นตอนของช นงานท จะทา ซ งเหมาะสมกับช นงานท ตอ งการผลตในหลาย ขั นตอนโดยการใช จก ตัวเดยว


129

Type of milling fixtures


130

1.

ฟกเจอรแบบแผน (Plate Fixtures) : เปนฟกเจอรท ม โครงสรางลาตัวเปนแผนเรยบๆแบนราบ ม

ตัวกาหนดตาแหนงและอปกรณยด จับช นงานตดอย บนแผนโครงสรางลาตัวนั นใชกับช นงานท มด านฐาน เรยบ แบนราบ และเปนช นงานท ตอ งใชกา ลังในการยดจับมาก


131

2.

ฟกเจอรแบบแผนตั งฉาก (Angle Plate Fixtures) : เปนฟกเจอรท ม โ ครงสรางลาตัวเปนแผนตั ง

ฉาก กาลังท ใชในการยดจับไดมาจากการขันสลักเกลยว ใชกับช นงานท ตองการกัดบา หรอรองใหขนาดกับ ฐานของช นงาน


132

3.

ฟกเจอรแบบจับช นงานครั งละหลายๆ ช น (Multiple clamping deviees)


133

Type of turning fixtures


134

1.

หัวจับงาน (Chucks)


135

2. Collets


136

Example for Turning Fixture


137

Welding and assembly fixtures


138

Screw Fixture

Press fit Fixture


139

Welding Jig


140

Welding Fixture


141


142

Inspection Fixtures


143

Inspection Fixtures


144

Modular workholding


145

Modular Workholding


146

Modular Workholding


147

T-slot pattern system

hole pattern system


148

Designing jigs and fixtures


149

การวเคราะหกอนออกแบบ ลกคา

Part Drawing

Product

Assembly

Part

Drawing

Drawing

Planning

Production Plan Cutting Tool

Machine

Tool Design

Mold, Die

Jig & Fixture


150

Economy in Workpiece Design

unfavorable

better


151

Economy in Workpiece Design

unfavorable

better


152

การวเคราะหกอนออกแบบ คณสมบัตข องวัสด ความแขง

ความแขงแรงทางกล ความเปนแมเหลก

ความเปราะ

น าหนัก

จดศนยถวง

การนาความรอน

สภาพผวช นงาน ความเรยบผว

สารเคลอบผว


153

การวเคราะหกอนออกแบบ

ความแขง

คณสมบัตข องวัสด

ความแขงแรงทางกล ความเปนแมเหลก

สภาพผวช นงาน ความเรยบผว

ความเปราะ

น าหนัก

จดศนยถวง

การนาความรอน ขนาดเคร องจักร

สารเคลอบผว

ระยะสงสดในการ เคล อนท 


ขนาดของโตะ

154

ตัวอยาง


155


156

การออกแบบจ กโดยวธสเกตชภาพ


157

การหาคาความเผ อของสลักก าหนดตาแหนงบน Template Jig ระยะคลอนของรใหญ = 1.004 - .996 = 0.008 น ว ขนาดของรเลกของรตรงกลาง = .885 ± .006 ขนาดชองความคลาดเคล อน = 0.891 – 0.879 = 0.012


158

ในการพจารณาจะเลอกใชรสาหรับการกาหนดบนจ ก จะทาใหสวมเขารท มข นาดเลกท สดเปนหลัก เพราะถาใชรใ หญกวาน  เม อไปทาสลักกาหนดตาแหนงบนจ ก จะทาใหสวมเขารท มข นาดเลกท สด ไมได ดังนั นจงเลอกรขนาดเสนผานศนยกลาง 0.996 น ว เลอกใชสลักขนาดเสนผานศนยกลาง 0.995 น ว จะเกดงานสวมท มระยะคลอนเทากับ 0.996-0.995 เทากับ 0.001 น ว ดังนั นขนาดของสลักจะเทากับ 0.995 ± 0.0005 น ว ซ งจะไดขนาดของสลักท ใหญท สด คอ 0.9955 น ว และขนาดของสลักท เลกท สด คอ 0.9945 น ว


159

เลอกขนาดรใหญท สด 1.004 น ว กับสลักท เลกท สด 0.9945 น ว มาสวมกัน

ระยะคลอนท มากท สดคอ 1.004-0.9945 เทากับ 0.0095 น ว ระยะหางของเสนศนยกลางของสลักของจ กกับเสนผานศนยกลางของรท จะเจาะ 0.885±0.00475 น ว เม อนาไปเปรยบเทยบกับระยะหางระหวางศนยกลางของรกลางกับศนยกลางของรเลกท ตอ งการเจาะ บนช นงาน จะพบวามขนาดชวงแคบกวา ซ งถอวาใชได Jig and Fixture Design

160

ระยะความคลาดเคล อนระยะระหวางศนยกลางของสลักบนจ กกับศนยกลางของปลอกนาทางไดมากท สด = +0.006 - +0.00475 = +0.00125

โดยเผ อไวสาหรับการสกหรอของสลัก ± 0.00025 น ว ดังนั นจงกลาวไดวาตาแหนงท ตั งของปลอกนา ทางตัวแรกจะมคาความคลาดเคล อนได ±0.001 น ว ซ งจะทาใหการผลตช นงานทาไดถกตอง


161


162

ตัวอยาง


163



แผนการผลต


164

ขอมลเก ยวกับช นงาน ช นงานไดจากการหลอหยาบๆ กวาง 120 มม. ยาว 210 มม. และหนา 90 มม. ท ปลายขางหน ง ถก ทาเปนขั นตอน มความสง 70 มม. และกวาง 60 มม. ความหนาของผนังช นงาน 10 มม. และมการยดจับดวยเอน (web) หนา 8 มม. วัสดเปนอลมเนยมหลอ กัดดานขางของช นงานท เปนบาใหมขนาดความสง 70 มม. และกวาง 60 มม. การดาเนนการจะตองเจาะรขนาด Ø 12 มม. จานวน 4 ร ปรมาณการผลตตอครั ง จานวน 75 ช น


165

การกาหนดตาแหนง จะใชขอบดานขางของช นงานท กัดเปนตัวกาหนดตาแหนงหลัก ทารอง 2 รองบนฐานของจ กใชเปนตัวกาหนดตาแหนงรอง


166

การยดจับช นงาน


167

การสเกตซภาพการออกแบบจ กแบบแผน


168


169

หลักการออกแบบเพ อการประหยัด

- ตองการผลตให ไดผลผลตมากท สด โดยเสยคาใชจา ยนอยท สด - ควรจะตองมการปรับปรงการออกแบบจ กและฟกเจอร ใหมประสทธภาพ ความ เท ยงตรงและเสยคาใชจายต าสด - การออกแบบใหงาย (Simplify) ช นสวนตาง ๆ ท ออกแบบมาจะตองทาใหเปนแบบ พ นฐานงาย ๆ ไมย งยากสลับซับซอน - การใชวัสดท ม อย แลว (Preformed Materials) เลอกใชวัสดท ม ข ายในทองตลาด เชน เหลกทอกลม เหลกแผน เหลกรปตัว U, L, I เปนตน - การใชสว นประกอบท เปนมาตรฐาน (Standard Components) เปนการใชช นสวน มาตรฐานท มขายในทองตลาดมาเปนสวนประกอบของจ กหรอฟกเจอร เชน สกร สลัก เกลยว ปลอกนาทางดอกสวาน อปกรณจับยดช นงาน เปนตน - หาทางลดการทางานในขั นตอนท สอง (Secondary Operations) ช นสวนบางช นท  ไม ตองการมการเจยระไน หรอการอบชบ ท  ไมควรทาเพราะจะทาใหเปนเพ มตนทน Jig and Fixture Design

170

หลักการออกแบบเพ อการประหยัด (ตอ) -

-

-

กาหนดคาพกัดความเผ อท ยอมให ใช ไดของจ กและฟกเจอรจะอย  ในชวงระหวาง 20 ถง 50 เปอรเซนต ของคาพกัดความเผ อของช นงาน การเขยนแบบงาย ๆ (Simplified Drawing) ใชขอความหรอคาพดแทนรป หรอแบบของ รายละเอยดในการปฏบัตง าน ตัดท งในส งท เกนความจาเปนตาง ๆ ของภาพฉายหรอ รายละเอยด ให ใชสัญลักษณแทนรายละเอยด เปรยบเทยบคาใชจายตนทนของการผลตตอช น


171

Design Economics


172

Cost of the designed Jig & Fixture

Cost of the designed Jig & Fixture

Material Cost

Machine Cost

Assemble and try -out Cost


173

Cost Comparison

The total cost to manufacture a part is the sum of per-piece run cost, setup cost, and tooling cost. Expressed as a formula:

Run Cost

This is the variable cost per piece to produce a part, at shop labor rate (material cost does not need to be included as long as it is the same for all fixturing options). In our example, run costs for the permanent and modular fixtures are the same, while power workholding lowers costs by improving cycle time and reducing scrap.


174

Setup Cost

This is the cost to retrieve a fixture, set it up on the machine, and return it to storage after use. The permanent fixture is fastest to set up, the power-workholding fixture is slightly slower due to hydraulic connections, and the modular fixture is slowest due to the assembly required.

Lot Size

This is the average quantity manufactured each time the fixture is set up. In our example, lot size is the same for all three options.


175

Initial Tooling Cost

This is the total cost of labor plus material to design and build a fixture (as explained in the previous section). The modular fixture is least expensive because components can be reused, the permanent fixture next, and the hydraulic fixture most expensive.


176

Cost Comparison


177

ตัวอยางงานนักศกษา


178

CD MECHA

พลกมาประกบ ประกอบสาย FFC

โครง Chassis


ปดฝาครอบ

ผลตภัณฑวทยตด รถยนต Jig and Fixture Design


ปญหาในการประกอบ

ตัวจับยด CD MECHAนา CD MECHA มาวางแลว ใชตัวจับยดลอคเพ อ ประกอบสาย FFC

ใช ในการวาง

Base Jig

โครง Chasiss

ชดปลอกนาทางนามาวาง ประกบบนโครง Chassis เพ อขันสกร


ปญหาในการออกแบบ

แผนยดปลอกนาทางนั นไมมต ัวกาหนดตาแหนงท แนนอน คาดคะเน + เลง

เพ มเวลาในการทางาน


ปญหาการสกหรอของจ ก

อายการใชงานสั น Jig and Fixture Design


Old jig No. Process

Time

1

take unit from Assy 3 put to the jig

1.63

2

visual check Assy Panel and making

4.24

3

assemble Assy panel to unit

5.11

4

turn side (horizontal)

0.75

5

insert Flat cable and locked by hand

4.42

6

Marking

7

unpack assy panel

4.22

8

visual check assy panel

4.72

9

move to another jig

1.88

10

take CD Mecha put to jig

2.51

11

locked jig

1.09

12

open connector

1.58

13

insert flat cable into CD Mecha

14

locked flat cable

1.25

15

insert flat cable into Chassis

3.02

16

lock flat cable

2.01

17

marking

3.11

18

unlocked jig CD Mecha

1.62

19

take CD Mecha into Chassis

2.57

20

close Screw template

3.55

21

tighten screw M2 4 pcs.

9.23

22

open screw template

1.04

23

put screw template to table

0.52

24

take out to assy 5

3.07

2.5

3.4

Total

69.04


186

จกตัวเกา No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Process

ั Time (s)

14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

ผลท คาดหวัง Time (s)

take unit from Assy 3 put to the jig

1.63

1.63

visual check Assy Panel and making

4.24

4.24


5.11

5.11


0.75

insert Flat cable and locked by hand

4.42

Marking

ไมจา เปนตองแกไข เน องจากเปนขั นตอน ท ไมไดใช จก

0.75 4.42

2.5

2.5

unpack assy panel

4.22

4.22


4.72

move to another jig

1.88


2.51

locked jig

1.09

open connector

1.58

12

13

หลกการออกแบบ

insert flat cable into CD Mecha

3.4

4.72

ทาการรวมสวนประกอบของจ กทั ง 3 สวน ใหเปนตัวเดยว ทาฐานจ กใหเอยงเพ อใชในการรองรับ CD MECHA เปนขั นตอนการประกอบช นงานตามมาตรฐานจงไมสามารถแกไขได ทาฐานจ กใหเอยงเพ อใชในการรองรับ CD MECHA

1.50 2.00

ตัดขั นตอนน ออกไป 1.58 2.00 1.25

locked flat cable

1.25

insert flat cable into Chassis

3.02

lock flat cable

2.01

2.01

marking

3.11

3.11


1.62


2.57

2.00


3.55

2.00


9.23

open screw template

1.04


0.52

take out to assy 5

3.07

24

เปนขั นตอนการประกอบช นงานตามมาตรฐานจงไมสามารถแกไขได

ทาฐานจ กใหเอยงเพ อใชในการรองรับ CD MECHA ทาการรวมสวนประกอบของจ กทั ง 3 สวน ใหเปนตัวเดยว และใหมการเคล อนไหวแบบ Move from

ตัดขั นตอนน ออกไป

8.00 1.00

ตัดขั นตอนน ออกไป เปนขั นตอนการประกอบช นงานตามมาตรฐานจงไมสามารถแกไขได

Total

2.00

69.04


3.07 59.10

187

ชดปลอกนาทาง เสาหยด

หมนได


ตัวยด CD MECHA

มมเอยง Jig and Fixture Design

Base Jig


วัสดท ใชสรางจ ก


การศกษาเวลาเพ อกาหนดแนวทางการแกปญ หา จกตัวเกา No 1

Process take unit from Assy 3 put to the jig

ั

หลกการออกแบบ

Time (s) 1.63

ผลท คาดหวัง

ผลท ไดจากการทดสอบ

Time (s)

Time (s)

Time (s)

%

1.59

- 0.04

2.45

4.3

+ 0.06

5.48

+ 0.37

7.24

0.85

+ 0.1

13.33

4.33

- 0.09

2.53

+ 0.03

1.2

1.63

ความคลาดเคล อน

2

3 4

1.41 visual check Assy Panel and making

4.24

4.24


5.11

5.11


0.75

5 insert Flat cable and locked by hand 6 7 8 9

Marking unpack assy panel

4.42 2.5

4.22


4.72

move to another jig

1.88


2.51

locked jig

1.09

open connector

1.58

14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

insert flat cable into CD Mecha locked flat cable insert flat cable into Chassis

3.4

ทาการรวมสวนประกอบของจ กทั ง 3 สวน ใหเปนตัวเดยว ทาฐานจ กใหเอยงเพ อใชในการรองรับ CD MECHA เปนขั นตอนการประกอบช นงานตามมาตรฐานจงไมสามารถแกไขได ทาฐานจ กใหเอยงเพ อใชในการรองรับ CD MECHA

4.22

3.79

- 0.43

10.18

4.72

4.94

+ 0.22

4.66

1.50

1.78

+ 0.28

18.66

2.00

1.47

- 0.53

‐

-

1.18

- 0.40

3.21

+ 1.21

2.7

+ 1.45

116

ตัดขั นตอนน ออกไป 1.58 2.00

1.25

1.25 3.02

2.03

2.5

12 13

0.75

4.42

10 11

ไมจา เปนตองแกไข เน องจากเปนขั นตอน ท ไมไดใช จก

เปนขั นตอนการประกอบช นงานตามมาตรฐานจงไมสามารถแกไขได

2.00

26.5 25.31 60.5

1.39

- 0.61

30.5

1.96

- 0.05

2.48

3.3

+ 0.19

6.10

-

-

lock flat cable

2.01

2.01

marking

3.11

3.11


1.62


2.57

2.00

1.53

- 0.47

23.5


3.55

2.00

0.98

- 1 .02

51


9.23

8.00

7.08

- 0.92

11.5

open screw template

1.04

1.00

0.73

- 0.27

27


0.52

‐

-

-

3.5

+ 0.43

14.00

take out to assy 5

3.07

58.62

- 0.48

0.81

24

Total

69.04

ทาฐานจ กใหเอยงเพ อใชในการรองรับ CD MECHA ทาการรวมสวนประกอบของจ กทั ง 3 สวน ใหเปนตัวเดยว และใหมก ารเคล อนไหวแบบ Move from

ตัดขั นตอนน ออกไป

ตัดขั นตอนน ออกไป เปนขั นตอนการประกอบช นงานตามมาตรฐานจงไมสามารถแกไขได

3.07 59.10


192


193


194


195


196


197

Jig and Fixture Design Level 1

Recommend Documents