PERENCANAAN JIG AND FIXTURE
Disusun Oleh : Noor Rochman 3.21.14.17 ME 3A
POLITEKNIK NEGERI SEMARANG PROGAM STUDI D3 TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN 2017
BAB I DASAR TEORI
1.1 JIG DAN FIXTURE
Hampir setiap proses produksi didukung oleh pemakaian mesin perkakas. Penggunaan mesin ini tergantung kepada spesifikasi produk yang akan dibuat. Semakin komplek bentuk produk tersebut, maka akan semakin rumit pula perkakas yang digunakan. Mesin perkakas akan lebih berfungsi bila dilengkapi pula dengan perkakas bantu. Jenis perkakas bantu tersebut antara lain jig dan fixture. Penggunaan jig dan fixture ini disesuaikan dengan fungsi dan karakteristiknya. Dimana Jig adalah suatu alat penuntun dari pahat dan sebagai pemegang benda kerja yang tidak terikat secara tetap pada mesin tempat alat itu dipakai. Sedangkan fixture adalah perkakas pemegang benda kerja yang terikat secara tetap pada mesin dimana alat tersebut berada. Jig and fixture merupakan perkakas bantu yang berfungsi untuk memegang dan atau mengarahkan benda kerja sehingga proses manufaktur suatu produk dapat lebih efisien. Selain itu jig and fixture juga dapat berfungsi agar kualitas produk dapat terjaga seperti kualitas yang telah ditentukan. Dan juga, Jig dan fixture berfungsi membantu atau menolong pelaksanaan proses produksi, tetapi tidak merubah geometris dari benda kerja. Dengan menggunakan perkakas bantu ini diharapkan produk yang dihasilkan memiliki ketelitian yang tinggi, kepresisian yang tepat, akurasi, dan sesuai dengan bentuk produk yang diinginkan. Dengan adanya jig & fixtures, tidak diperlukan lagi skill operator dalam melakukan operasi manufaktur, dengan kata lain pengerjaan proses manufaktur akan lebih mudah untuk mendapatkan kualitas produk yang lebih tinggi ataupun laju produksi yang lebih tinggi pula. Dengan demikian, efisiensi proses manufaktur suatu produk dapat ditingkatkan melalui perancangan jig and fixture pada proses manufaktur sekelompok produk. 1.2 MANFAAT PENGGUNAAN JIG DAN FIXTURE
Manfaat dari penggunaan Jig dan Fixture adalah:
Aspek Teknis / Fungsi:
Mendapatkan ketepatan ukuran
Mendapatkan keseragaman ukuran
Aspek Ekonomi:
Mengurangi ongkos produksi dengan memperpendek waktu proses
Menurunkan ongkos produksi dengan pemakaian bukan operator ahli / t rampil
Meningkatkan efisiensi penggunaan alat atau mesin
Optimalisasi mesin yang kurang teliti
Mengurangi waktu inspeksi dan alat ukur
Meniadakan kesalahan pengerjaan (reject)
Aspek Sosial / Keamanan:
Mengurangi beban kerja fisik operator
Mengurangi resiko kecelakaan kerja Sebelum jig & fixture dibuat, perlu sekali dilakukan kajian dari sisi ekonomi,
karena hasil akhir dari penggunaan jig & fixture tidak lain adalah keuntungan secara ekonomi.
1.3 PERTIMBANGAN UMUM PEMBUATAN JIG DAN FIXTURE
Sebelum memutuskan penggunaan jig dan fixture pada suatu proses produksi, harus mempertimbangkan beberapa tuntutan – tuntutan di bawah ini:
a)
Tuntutan Fungsi
Tuntutan fungsi yang utama dalam penggunaan jig dan fixture adalah bentukan dan toleransi yang diharapkan dapat tercapai.
Keseragaman ukuran pada produk masal dapat tercapai.
Waktu proses sebelum penggunaan jig dan fixture yang panjang akibat penyetingan dan penanganan benda kerja berkurang secara nyata.
Pada penggunaan checking fixture, ukuran atau bentukan yang diterima dan tidak dapat segera dikenali.
b) Tuntutan Penanganan/Pengoperasian
Jig dan fixture harus dapat dioperasikan dengan cepat dan mudah walaupun dengan operator awam sekalipun.
Penggunaan aspek ergonomi diperhatikan.
Elemen operasi mudah dikenali dan dimengerti cara kerjanya.
Perlu mempertimbangkan aspek pengguna.
c) Tuntutan Ekonomi
Biaya penggunaan jig dan fixture tidak terlampaui.
Target pencapaian BEP (Break Even Point) tercapai.
d) Tuntutan Konstruksi
Optimalisasi penggunaan elemen standar.
Rancangan hendaknya logis dan tidak berlebihan (over desi gn).
Penggunaan elemen yang lepas pasang mempertimbangkan waktu penanganan.
Elemen yang lepas pasang harus diikat agar tidak jatuh atau hilang.
Jig dan fixture yang bergerak atau berputar harus diseimbangkan terlebih dahulu.
Penggunaan elemen yang mengunci sendiri (self locking) pada mesin yang memiliki getaran tinggi atau tergesernya benda kerja akibat kerusakan alat potong sangat perlu dipertimbangkan.
e) Tuntutan Keamanan
Aspek umum keselamatan di tempat kerja diperhatikan.
Pengamanan terhadap bahaya listrik, mekanik, dan tekanan yang berlebihan.
Pengamanan pada saat proses pemesinan atau kegagalan pemesinan.
Pengamanan terhadap kegagalan sumber tenaga pencekaman.
Keamanan terhadap benda kerja akibat kesalahan peletakan, pencekaman, dan saat proses.
1.4 PROSEDUR PERANCANGAN JIG DAN FIXTURE
Sebelum memutuskan penggunaan jig dan fixture pada suatu proses produksi, sangat perlu di pertimbangkan pemenuhan tuntutan – tuntutan di bawah ini:
1)
Peletakan Benda Kerja (Location) Benda kerja memiliki ruang yang cukup pada peletakannya dan tidak memungkinkan benda terbalik atau salah pasang untuk menghindari kesalahan pengerjaan. Titik peletakan cukup jelas terlihat oleh operator. Dalam hal benda kerja memiliki ukuran mentah seperti benda tuangan (casting) dimungkinkan peletakan yang dapat diatur (adjustable) untuk menjaga keausan locator atau variasi ukuran benda kerja.
2)
Pencekaman (Clamping) Penyusunan atau peletakan pencekam dan besarnya gaya pencekaman benar – benar meniadakan gaya reaksi akibat gaya – gaya luar akibat pemotongan benda kerja / proses. Gaya pencekaman tidak menyebabkan benda kerja terdeformasi atau merusak permukaannya. Pencekaman harus logis dan mudah.
3)
Penanganan (Handling) Komponen control dan jig dan fixture keseluruhan harus ringan dan mudah untuk dinaik-turunkan dari
mesin. Untuk itu elemen untuk memegang dan
memindahkan jig dan fixture harus tersedia. Tidak ada sisi tajam pada jig dan
fixture. Benda kerja yang kecil dan sulit dalam pemasangan / pelepasan, di berikan kemudahan.
4)
Kelonggaran (Clearance) Tersedia cukup ruang untuk pembuangan beram hasil pemotongan jika beram tidak diinginkan terbuang keluar melaui arah yang sama dengan pemotongan. Penggunaan celah untuk tangan operator / alat bantu yang dimaksudkan untuk mengeluarkan beram yang tersumbat sangat dimungkinkan.
5)
Kekakuan / Stabilitas (Rigidity / Stability) Meskipun jig dan fixture diharapkan seringan mungkin, kestabilan juga sangat diperlukan, proporsional terhadap besar benda kerja dan gaya luar yang bekerja. Jika perlu di gunakan pengikatan baut – mur terhadap mesin.
6)
Bahan (Material) Komponen utama yang mendapatkan gesekan dan atau tumbukan gaya menggunakan material Tool Steel atau mendapatkan perlakuan pengerasan. Penggunaan
material
sisipan
(insert)
pada
komponen
yang
bergesekan
dimaksudkan untuk penggantian. Jika digunakan komponen yang di las, perlu dilakukan perlakuan stress relief setelah pengelasan atau sebelum pemesinan untuk menghindari tegangan dalam maupun pelentingan akibat las.
7)
Toleransi (Tolerance) Toleransi pengerjaan komponen jig dan fixture yang berhubungan dengan hasil proses adalah sepertiga dari toleransi benda kerja. Misalnya jarak lubang yang akan diproses pada benda kerja memiliki toleransi ± 0.3 mm, maka toleransi pada jignya untuk setting jarak antar pengarah (bush) adalah 0.1 mm.
1.5 Rumus Perhitungan
Perencanaan Bushing
Bushing ditempatkan dalam posisi yang tepat pada jig, sehingga pelubangan pada benda kerja selalu sama dan presisi. Pada perencanaan jig ini direncanakan bushing :
Bahan
: FC 35
Kekuatan tarik ( Tb )
: 35 kg/mm2
Kekerasan ( Hb )
: 277 kg/mm2
Diameter dalam
: 10 mm dan 30 mm
Diameter luar
: 20 mm dan 40 mm
Tinggi
: 18 mm
Sudut chemper
: 45°
Pemasangan
: Suaian pas ( Press fit )
Perencanaan Baut
Agar banda kerja tidak goyang pada waktu proses pengeboran maka benda kerja tersebut di cekam oleh sebuah baut. Pada waktu proses pengerjaan drilling berlangsung benda kerja harus diberi pencekaman, supaya tidak goyang dan bergetar terlalu besar, karena dapat merubah hasil dari pengeboran tersebut. Dalam jig drilling ini pencekaman dilakukan oleh baut yang menjepit benda kerja.
Beban rencana : W = fc x Wo dimana :
W = Beban rencana Wo = Beban yang terjadi Fc = Faktor koreksi
Diameter inti yang diperlukan ( d 1 )
d1 ≥
4 W a
Keterangan
:
d1
= diameter inti ( mm )
σa
= tegangan tarik yang diizinkan ( kg/mm 2 )
W
= beban rencana ( kg )
Jumlah ulir yang diperlukan ( z ) Jumlah ulir ( Z ) dapat dihitung dengan persamaan : Z ≥
W
d 2 h qa
Keterangan :
Z
= Jumlah ulir ( mm )
W
= Beban rencana ( kg )
D2
= Diameter efektif ( mm )
H
= Tinggi kaitan ( mm )
qa
= Tekanan permukaan yang diizinkan ≈ 3 kg/mm2
Tinggi mur ( H ) H = ZxP
Jumlah ulir mur ( Z ) Z=
H P
Keterangan
:
H
= Tinggi mur ( mm )
Z
= Jumlah ulir ( mm )
P
= Jarak bagi ( mm )
Tegangan geser Untuk ulir metris besarnya K = 0,84 dan j = 0,75
Tegangan geser akar ulir baut ( τ b ) τ b =
W
d1 k P Z
Tegangan geser akar ulir mur ( τa ) τ b =
W
D j P Z
BAB II ANALISA PERENCANAAN
2.1 Analisa Benda Kerja
Direncanakan benda kerja akan dibuat lubang dengan memakai mesin bor / manual milling dengan ketentuan seerti pada gambar dibawah ini :
Gambar 2.1 Gambar benda kerja
Keterangan benda kerja : Bahan benda kerja
: FC 25
Kekerasan ( HB )
: 25 kg/mm2
Kekuatan tarik ( Tb )
: 24 kg/mm2
Diameter lubang
: 10 mm dan 15 mm
Jumlah lubang
: 3 buah
Tebal
: 25 mm
2.2 Perencanaan Baut
Pada waktu proses pengerjaan drilling berlangsung benda kerja harus diberi pencekaman, supaya tidak goyang dan bergetar terlalu besar karena dapat merubah hasil dari pengeboran tersebut. Dalam jig drilling ini pencekaman dilakukan oleh baut yang menjepit benda kerja.
Beban yang terjadi ( Wo ) Untuk beban disini diambil beban maksimum, diasumsikan beban yang terjadi sebesar 300 kg. Wo = 300 kg
Faktor koreksi ( fc ) Dalam merencanakan suatu alat produksi perlu dipertimbangkan berbagai macam facam faktor keamanan. Sehingga koreksi pertama dapat diambil sebagai acuan. Faktor koreksi ( fc ) = 0,8 – 1,2 Diambil angka 1,2 supaya didapat beban rencana lebih besar dari pada beban yang terjadi, sehingga keamanan lebih terjaga.
Beban rencana ( W ) W = Wo x fc = 300 x 1,2 = 360 kg
Bahan baut Bahan baut direncanakan dari besi cor jenis FC 25 dengan spesifikasi sebagi berikut :
Kekuatan tarik σ b = 25 kg/mm 2
Tegangan tarik yang diizinkan σa = 4,8 kg/mm 2
Faktor keamanan ( Sf ) = 8
Diameter inti yang diperlukan ( d 1 )
d 1
d 1
4 W a
4 360
4,8
d1 ≥ 9,77 mm
≈ jadi baut yang dipakai yaitu M 12
Dipilih ulir kasar metris M 12 D1 = 10,106 mm D2 = 10,863 mm D = 12 mm H = 0,947 mm P = 1,75 mm Keterangan :
D1 =
Diameter inti ( mm )
D2 =
Diameter efektif ( mm )
D =
Diameter luar ( mm )
H =
Tinggi kaitan ( mm )
P
Jarak bagi ( mm )
=
Bahan mur Bahan mur dari besi cor jenis FC 25 dengan spesifikas i sebagi berikut :
Kekuatan tarik σ b = 25 kg/mm 2
Tegangan geser yang diizinkan τa = 3 kg/mm2
Tekanan permukaan yang diizinkan qa = 3 kg/mm 2
Jumlah ulir yang diperlukan ( z ) Jumlah ulir ( Z ) dapat dihitung dengan persamaan :
W
Z ≥
d 2 h qa 360
Z ≥
10,863 0,947 3
360
Z ≥
96,955
Z ≥ 3,71 ≈ 4
Tinggi mur ( H ) H = ZxP = 4 x 1,75 = 7 mm
Jumlah ulir mur ( Z ) Z= Z=
H P
7 1,75
= 4 ( sama )
Tegangan geser Untuk ulir metris besarnya K = 0,84 dan j = 0,75
Tegangan geser akar ulir baut ( τ b ) τ b =
W
=
=
d1 k P Z
360
3,14
10,106 0,84 1,75 4
360 186,683
= 1,93 kg/mm 2
Tegangan geser akar ulir mur ( τ a )
τ b =
W
=
=
D j P Z 360
3,14
12 0,75 1,75 4
360 197,82
= 1,82 kg/mm 2
2.3 Momen Inersia V- Block
b
h Gambar 2.2 Gambar V - Block
Momen inersia persegi dimana :
b = 40 mm = 4 cm h = 60 mm = 6 cm
maka : I=
=
1 2 1 2
x h x b3
x 6 x 4 3
= 32 cm4
Momen inersia segitiga dimana :
b = 25 mm = 2,5 cm h = 30 mm = 3,0 cm
maka : I=
=
1 2 1 2
x h x b3
x 3 x 2,5 3
= 3,91 cm 4
Jadi momen inersia V- Block : = momen inersia persegi – momen inersia segitiga = 32 cm4 – 3,91 cm 4 = 28,09 cm 4
Gambar 2.3 Jig And Fixture
