## Perancangan dan Validasi Fixture Pemesinan Komponen Utama Produk Ragum Meja
Asep Indra Komara 1# , Muhammad Fadhlan Afif 2 , Dedy Ariefijanto 3
1,2 Jurusan Teknik Perancangan Manufaktur, Politeknik Manufaktur Bandung
3 Jurusan Teknik Manufaktur, Politeknik Manufaktur Bandung Jl. Kanayakan No. 21 Dago, Bandung 40135, Jawa Barat, Indonesia
# asep.indra@polman-bandung.ac.id

## Abstrak
Ragum meja adalah salah satu produk Politeknik Manufaktur Bandung yang terdiri atas dua komponen utama yaitu rahang  gerak  dan  rahang  tetap.  Pemesinan  kedua  komponen  ini  sebelumnya  dilakukan  menggunakan  mesin konvensional  dengan  menggunakan  beberapa fixture .  Permasalahannya  adalah  kuantitas  dan  kualitas  produk  masih belum  memenuhi  harapan.  Proses  pemesinan  diputuskan  diganti  menggunakan  mesin Computer  Numerical  Control (CNC)  sehingga  memerlukan fixture baru.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  merancang fixture pemesinan  komponen utama  produk  ragum  meja.  Perancangan  dilakukan  menggunakan  metode  yang  dikembangkan  oleh Verein  Deutscher Ingenieure (VDI)  dimana  langkah-langkah  yang  dilakukan  adalah  identifikasi  produk,  analisis  pemesinan  dan perencanaan  alat  potong,  analisis  mesin,  analisis  operator  dan  layout  produk,  dan  analisis  ekonomis.  Selanjutnya dilakukan  kajian  perhitungan  dan  validasi  terhadap  rancangan fixture .  Berdasarkan  hasil  studi  yang  dilakukan, perbaikan proses  pemesinan  dapat dilakukan dengan  usulan  skema  yang  baru. Rancangan fixture baru memungkinkan proses pemesinan empat produk yang terdiri dari masing-masing dua rahang gerak dan dua rahang  tetap. Fixture telah mengakomodir penggunaan automatic pallet and tool changer pada mesin sehingga pemasangan produk dan pergantian alat  potong  dilakukan  dengan  cepat.  Waktu  pemesinan  untuk  kedua  komponen  diestimasi  berubah  dari  11,5  jam menjadi 1,4 jam.
Kata kunci: perancangan, fixture , validasi rancangan

## Abstract
A bench vise is one of the Politeknik Manufaktur Bandung products, which consists of two main components, namely moving-jaw  and  fixed-jaw.  The  machining  of  these  two  components  was  previously  carried  out  using  a  conventional machine using several fixtures. The problem is the quantity and quality of the product still does not meet expectations. The machining process was decided to replace using a Computer Numerical Control (CNC) machine so that it needed a new fixture. This study aims to design main component machining fixture on bench vise product. The design is carried out using a method developed by Verein Deutscher Ingenieure (VDI), where the steps taken are product identification, machining  analysis,  and  planning  of  cutting  tools,  machine  analysis,  operator  analysis,  and  product  layout,  and economic analysis. The next step is to calculate and validate the fixture design. Based on the study, improvements to the machining  process  can  be  carried  out  with  the  proposed  new  scheme.  The  new  fixture  design  allows  the  machining process of four products consisting of two moving-jaws and two fixed-jaws. The fixture has accommodated the use of automatic  pallet  and  tool  changers  on  the  machine,  so  that  product  installation  and  cutting  tool  changes  are  done quickly. The machining times for the two components are estimated to change from 11.5 hours to 1.4 hours.
Keywords: design, fixture, design validation

## I. P ENDAHULUAN
Politeknik Manufaktur Bandung (Polman Bandung) adalah salah satu perguruan tinggi vokasi yang  menerapkan Production  Based  Education (PBE) dengan  produk  andalan  berupa  ragum  meja.
Produk  ini  terdiri  dari  11  komponen  dengan komponen  utama  rahang  gerak  dan  rahang  tetap seperti  pada  Gambar  1.  Proses  pemesinan  kedua komponen  tersebut  semula  dilakukan  pada  mesin konvensional  dengan  menggunakan  bantuan fixture yang  sudah  ada.  Kendalanya  adalah  waktu  siklus
penyelesaian  kedua  komponen  tersebut  tidak konsisten dan operator sering melakukan improvisasi  untuk  menghindari reject ,  sehingga kualitas hasil pemesinan belum maksimal. Kapasitas  produksi  yang  diharapkan  sebesar  50 produk  per  bulan  juga  masih  belum  terpenuhi. Upaya  perbaikan  yang  akan  dilakukan  adalah melakukan  proses  pemesinan  kedua  komponen tersebut pada mesin CNC Milling MH4BN.
Penggunaan fixture telah banyak dikaji oleh para peneliti  dan  perekayasa  manufaktur.  Perancangan fixture dengan  metode flexible  workholding dapat digunakan untuk memegang berbagai macam benda kerja  dengan  berbagai  bentuk  [1].  Penggunaan Computer  Aided  Design (CAD)  pada  verifikasi fixture untuk  menganalisis  kondisi  batas  geometri, analisis  toleransi,  analisis  stabilitas,  dan  analisis aksesibilitas  dilakukan  pada  [2].  Pemanfaatan perangkat  lunak  rekayasa solidworks telah  banyak digunakan  juga  untuk  mengkonstruksi fixture seperti  pada  [3].  Untuk  menghasilkan  produk  yang memiliki  sifat  mampu  tukar  dengan  kepresisian tinggi  dapat  dilakukan  dengan  memberikan  fokus dan  perhatian  pada  tahap  perancangan  seperti  yang dikaji  oleh  [4].  Keinginan  penggunaan  mesin  CNC untuk memproduksi produk  rahang gerak (RG) dan rahang  tetap  (RT)  ini  membutuhkan fixture baru. Pengaruh  jenis  dan  kondisi  mesin  yang  digunkan dalam  produksi  memiliki  dampak  yang  signifikan pada  desain fixture [5].  Desain  mesin  yang  dapat beroperasi  pada  empat  atau  lima  sisi  pada  benda kerja  dalam  satu  kali setup memiliki  pertimbangan khusus pada fixture .
Tujuan  rekayasa  enjiniring  ini  adalah  untuk menghasilkan  rancangan fixture komponen  rahang gerak  dan  rahang  tetap  dengan  peningkatan kuantitas  dan  kualitas  produk  pada  mesin  CNC dengan  melakukan  validasi  desain  melalui  simulasi perangkat lunak rekayasa. Kajian rekayasa enjiniring  dilakukan  mulai  dari  kajian  terhadap proses  eksisting,  spesifikasi  produk, layout ,  usulan tahapan  proses  pemesinan,  dan  rancangan fixture baru.
Gambar 1. Produk ragum meja Polman Bandung

## II. M ETODE P ENELITIAN
Metode  penyelesaian  desain  dilakukan  secara sistematis  dengan  mengacu  pada  beberapa  metode perancangan  dan  tahapan  seperti  yang  dijelaskan pada  [6]-[9].  Langkah-langkah  lebih  khusus diadaptasi  dari  metode  perancangan fixture dalam Computer  Aided  Fixture  Design [10 ]. Metode rekayasa enjiniring dapat dilihat pada Gambar 2.
A. Analisis Produk
Analisis data produk dilakukan untuk menentukan  referensi  utama,  hubungan  antar dimensi  yang  penting,  dan  toleransi  yang  harus dicapai.  Fitur  penting  pada  kedua  komponen  ini dapat  dilihat  pada  Gambar  3  dan  Gambar  4.  Fitur- fitur ini diberi nama dan ditandai untuk selanjutnya dipertimbangkan dalam menentukan tahapan proses pemesinan dan sistem pelokasi pada fixture .

## B. Analisis Pemesinan
Penelurusan tahapan proses pemesinan eksisting dilakukan  untuk  mengetahui  jumlah  proses,  waktu proses,  serta  proses  apa  saja  yang  tercakup  dalam pembuatan kedua komponen tersebut. Pada identifikasi ini akan diamati waktu setting (WS) dan waktu  pemotongan  (WP).  Setelah  dilakukan pengamatan  diperoleh  waktu  total  (WT)  untuk mengerjakan  kedua  komponen  tersebut  adalah 11,45  jam.  Selanjutnya  disusun  skema  pemesinan baru  untuk  menyelesaikan  kedua  komponen tersebut.

## C. Analisis Mesin
Mesin  yang  digunakan  adalah  mesin  CNC Milling  Mitsubishi  MH4BN.  Mesin  tersebut memiliki  beberapa  fasilitas  dengan  ketentuan  yang harus dipenuhi yaitu:
1)  Meja  mesin  dan  palet: Parameter  penting yang  dibutuhkan  pada  perancangan fixture dapat dilihat  Gambar  4  dan  spesifikasi  pada  Tabel  1  dan Tabel 2.
Tabel 1. Spesifikasi beban meja mesin Spesifikasi Nilai Satuan Capacity 400 kg X axis travel 625 mm Y axis travel 50 – 610 mm Z axis travel 650 mm Feedrate 40000 mm/min Max. Cutting Feedrate 4000 mm/min Rev. Torque 343 Nm
Gambar 1. Metodologi penelitian (rekayasa enjiniring)
Gambar 2. Bentuk dan dimensi rahang gerak
Gambar 3. Bentuk dan dimensi rahang tetap
Gambar 4. Meja mesin dan palet CNC MH4BN
Tabel 2. Akurasi penempatan mesin Item Axis Tolerance Linear Axis positioning accuracy X, Y, Z ± 0,004 mm/ total travel Linear axis repeatability X, Y, Z ±0,0015 mm/ total travel B axis Rotary table positioning accuracy B ±5 sec B axis rotary table repeatability B ±2 sec
2)  Automatic  Tool  Changer  (ATC): Adalah sistem  yang  ada  pada  mesin  yang  berfungsi  untuk mengganti tools yang digunakan saat proses dengan waktu yang relatif cepat. Spesifikasi dari fasilitas ini dapat dilihat pada Tabel 3.
3)  Automatic  Pallet  Changer  (APC):  A dalah suatu  fasilitas  pada  mesin  yang  berfungsi  untuk mengganti  palet  yang  digunakan  dengan  waktu yang relatif cepat. Ini berarti terdapat dua buah palet pada  mesin.  Satu  palet  berada  di  dalam  mesin  dan satu  palet  lainnya  berada  di  luar  mesin.  Proses pemesinan dilakukan untuk benda kerja yang berada di  atas  palet  di  dalam  mesin,  sedangkan  proses pengaturan  ( setup )  dilakukan  pada  palet  di  sisi operator.  Ilustrasi  dari  APC  ini  dapat  dilihat  pada Gambar 5.
4)  Headstock: Adalah suatu fasilitas mesin yang berfungsi  memegang  dan  memutarkan  alat  potong. Batasan  berupa  daya  pemotongan  yang  dilakukan dengan  putaran  tertentu  harus  berada  di  bawah grafik pada Gambar 6.

## D. Identifikasi Data Operator
Untuk  meningkatkan  efektifitas  kerja  operator, maka  perlu dipastikan  bahwa  beban  yang dikeluarkan  harus  berada  pada  batas  kemampuan operator.  Kemampuan  rerata  otot  lengan  dan  bahu primer  pada  lengan  terentang  penuh  saat  posisi operator  berdiri  tidak  boleh  melebihi  110  N seperti pada  [11]  dan  [12].  Berdasarkan  hal  tersebut, pemasangan  benda  kerja  dilakukan  secara  manual dengan  alat  bantu  angkat  dan  operasi  pencekaman dilakukan secara manual pula.

## Tabel 3. Spesifikasi beban meja mesin
ATC Specification Tool Max. Length 300 mm Tool Max. Weight 8 kg Tool Max. Diameter (with Adjecent Tool) 85 mm Tool Max. Diameter (without Adjecent Tool) 150 mm Boring Tool  Diameter (without Adjecent Tool) 240-150 mm Exchange Time (Tool-Tool) 1,3 Sec Exchange Time (Tip-Tip) 3,8 Sec

## E. Identifikasi Data Biaya dan Permintaan
Dari  data  biaya  didapatkan  bahwa  biaya pemesinan  dengan  mesin  konvensional  adalah  Rp. 418.525.  Selain  itu,  waktu  pengerjaan  komponen RG, RT, dan lifter (komponen lain pada ragum meja) adalah  waktu  yang  paling  lama  sehingga  dianggap kritis.  Ketiga  komponen  tersebut  direncanakan untuk  dikerjakan  pada  mesin  yang  sama  sehingga pembagian waktu perlu dilakukan lagi.
Waktu  pengerjaan  pasangan  RG-RT  dan lifter pada proses sebelumnya dibandingkan dan dibuatkan persentase. Hasil yang didapatkan adalah 59%  untuk  waktu  pengerjaan  RG-RT  dan  41% untuk  waktu  pengerjaan lifter .  Dengan  demikian faktor waktu pemesinan (WM) untuk RG-RT adalah 59%.  Rencana  target  waktu  pengerjaan  dibuat dengan  mempertimbangkan  jumlah  jam  kerja, jumlah hari kerja, target produksi, jumlah mesin dan faktor WM seperti disajikan pada Tabel 4.
Gambar 5. Ilustrasi APC
Tabel 4. Spesifikasi beban meja mesin
Jam Kerja / hari Hari Kerja / bulan Target Produksi / bulan Faktor WM Target WM (jam) (hari) (pcs) (%) (jam) 7 20 50 59 1,65 Tabel 5. Daftar tuntutan
No.
Tuntutan Keterangan
1.
Tuntutan Primer A Mesin yang digunakan CNC Milling Mitsubishi MH4BN B Berat maksimum fixture 200-400 kg C Dimensi fixture Maksimum ∅ 800 mm x 600 mm D Waktu pemesinan ≤ 1,65 jam/pasangan rahang gerak-tetap E Fixture base Fixture base : Tombstone untuk CNC Milling Mitsubishi MH4BN 2. Tuntutan Sekunder A Proses loading dan unloading Manual oleh operator kurang dari waktu pemesinan. Proses dibantu alat bantu angkat B Proses operasional Operasi dilakukan oleh satu operator dengan gaya operator yang sesuai standar 3. Tuntutan Tersier A Fleksibilitas Komponen fixture mudah digunakan dan siklus produksi yang fleksibel F. Daftar Tuntutan
Berdasarkan
data perancangan yang diidentifikasi,  daftar  tuntutan  dibuat  dan  disajikan pada  Tabel  5.  Tuntutan  terdiri  dari  tiga  jenis  yaitu tuntutan  primer,  tuntutan  sekunder,  dan  tuntutan tersier.

## G. Perencanaan Cutting Tool
Fitur-fitur  pada  benda  kerja  direncanakan  untuk dikerjakan  dengan  menggunakan  alat  potong tertentu.  Seluruh cutting  tool diberi  nomor  untuk memudahkan identifikasi.
Salah satu contoh alat potong yang dipakai adalah solid  carbide  endmill pada  [13].  Dari  katalog  alat potong didapatkan rekomendasi parameter pemesinan yaitu: diameter = 25 mm; feed per tooth =  0,11  mm/tooth;  dan  kecepatan  potong  =  550 m/menit.
Gambar 7. Alternatif layout produk terpilih, (a) posisi pertama, (b) posisi kedua, (c) posisi ketiga (d) posisi keempat

## H. Pengembangan Alternatif Layout produk
Kajian  pada  empat  alternatif layout produk dilakukan dengan mempertimbangkan kriteria table load,  axis  travel,  thrust  loading,  ATC  interference , dan  ketersediaan  ruang.  Alternatif  yang  tidak memenuhi kriteria tersebut dieliminasi.
Alternatif  yang  tersisa  dikaji  kembali  dengan mempertimbangkan  kriteria  kapasitas  produksi, kemudahan setting, maintenance, loading- unloading ,  dan  fleksibilitas  produksi.  Skoring dilakukan berdasarkan concept scoring method pada [14] sehingga didapatkan alternatif terpilih. Alternatif konsep ini dapat dilihat pada Gambar 7.
Benda  kerja  RG  melalui  perpindahan  dengan urutan: Loading –  Posisi  RG1  –  Posisi  RG2  – Unloading .  Benda  Kerja  RT  melalui  perpindahan dengan urutan: Loading – Posisi RT1 –  Posisi RT2 – Unloading .  Proses  pemesinan  dibagi  berdasarkan sisi pada base fixture . Pemesinan dilakukan dengan urutan  posisi  pemesinan:  Sisi-1  –  Sisi-2  –  Sisi-3  – Sisi-4  –  Sisi-1.  Setelah layout produk  ditentukan selanjutnya pengembangan konsep rancangan fixture dilakukan.

## I. Konsep dan Operasi Fixture
Berdasarkan hasil merencana yang telah dilakukan, maka didapatkan hasil konsep rancangan secara umum melalui simbolisasi sebagai gambaran rancangan  yang  akan  dikerjakan.  Konsep fixture dikembangkan  seperti  pada  [15]  dan  [16].  Konsep rancangan  disajikan  pada  Gambar  8.  Proses loading - unloading dan  pemindahan  benda  kerja palet-1  (pada operator side )  dilakukan  secara simultan dengan   proses pemesinan pada palet - 2
Gambar 8. Konsep rancangan fixture
(pada machine inside ).  Setelah  proses  pemesinan selesai,  APC  bekerja  sehingga  posisi  palet-1  dan palet-2  bertukar.  Kemudian  proses loading- unloading dan  pemindahan  benda  kerja  palet-2 (pada operator  side )  dilakukan  secara  simultan dengan  proses  pemesinan  palet-1  (pada machine inside ).  Siklus  tersebut  dilakukan  secara  terus menerus  sampai  jumlah  produk  yang  dihasilkan terpenuhi, lihat pada Gambar 9.

## J. Perancangan Fixture
Perancangan fixture dilakukan  berdasarkan elemen fixture yang  digunakan  pada  konsep fixture [3].  Setiap  elemen fixture akan  dipenuhi  fungsinya dengan tiga alternatif komponen fixture seperti pada [5]  dan  [17].  Masing-masing  alternatif  elemen fixture dipasangkan  sehingga  didapatkan  tiga Alternatif Fungsi Keseluruhan (AFK).
Ketiga  AFK  dinilai  berdasarkan concept scoring method pada [14]. Kriteria yang pertimbangkan adalah fungsi, perakitan,  perawatan, keamanan,  ketahanan,  dan  harga  dari  setiap alternatif  komponen fixture yang  digunakan  pada suatu  AFK.  Tabel  6  menyajikan  hasil  penilaian akhir dengan skala terbesar 5 dari ketiga AFK. AFK yang  terpilih  adalah  AFK1.  Alternatif  ini  akan divalidasi dan diperbaiki pada tahapan selanjutnya.
Gambar 9. Bentuk dan dimensi rahang tetap Tabel 6. Pemilihan alternatif komponen
AFK1 (Rating 3,8/5)
Komponen fixture yang digunakan:
C os tu m e
V ee B lo ck
T hr eade d
L oc at in g P in R ound H ead
P lu nge r Suppor t B lo ck
Sl ot te d - he el cla m p str aps C ent ra li ze r
P enga ra h
Sl id er
Tabel 6. Pemilihan alternatif komponen (lanjutan)

## AFK2 Skor (3,69/5)
Komponen fixture yang digunakan: V er ti cal V ee B lo ck L oc at in g P in R ound He ad St op B ut to n L oc at in g P in F or ge d A dj us ta bl e C la m p K ons tr uks i P or os P enga ra h AFK3 Skor (3,53/5) Komponen fixture yang digunakan:
H or iz ont al V ee B lo ck P re cis io n L oc at in g P in R ound He ad C us to m P lu nge r T hr eade d Suppor t P in V er ti cal T oggl e C la m p K ons tr uks i T -S lo t P enga ra h

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN

## A. Identifikasi  Gaya  Pengganti  Gaya  Potong Maksimum
Gaya  pengganti  gaya  potong  didapat  dengan menghitung  menggunakan  parameter  pemesinan. Perhitungan  dilakukan  dengan  rumus-rumus  dalam [18 ], sedangkan data mekanik dari material diambil dari  [19 ] .  Gaya  pengganti  gaya  potong  maksimum yang  didapatkan  untuk  setiap  sisi  dan  waktu  total disajikan  pada  Tabel  7.  Gaya-gaya  tersebut  akan digunakan  dalam  perhitungan  gaya  cekam  pada setiap sisi.
Jenis  pencekam  pada  sisi  A  menggunakan  tipe straps dan ulir. Kondisi diagram benda bebas (DBB) dapat dilihat pada Gambar 10. Gaya pengganti gaya potong  F ec =  11,90  kN  akan  menyebabkan  rotasi pada benda kerja di pusat radius yang ditumpu blok vee . Gaya  cekam  yang dihasilkan dari setiap straps adalah  F sp =  10,43  kN.  Hasil  perhitungan  dengan menggunakan data koefisien gesek 0,4  menunjukan momen gesek akibat pencekaman M ges = 2,104 kNm lebih  besar  dari  momen  gesek  akibat  gaya  potong sebesar  M Fec =  2,023  kNm. Dengan  demikian,  gaya cekam bisa dikatakan cukup kuat.
Tabel 7. Gaya pengganti gaya potong (skema baru)
Sisi Operation Planning Gaya pengganti gaya potong Maksimum Fec/Fef [N] A A1-PS1 11.900 B B1-PS2 23.550 C C1-PS3 22.020 D D1-PS4 21.170 E atau A (2) E1-PP 1.859 Keterangan:
A1: Masining ke-1 di sisi A PS1: Rotasi fixture dari sis A ke B
Gambar 10. DBB rahang tetap

## Gambar 11. DBB RT2 sisi C
Jenis pencekaman dengan centralizer digunakan pada  sisi  B,  C,  dan  D.  Gaya  cekam  harus  bisa melawan  gaya  pengganti  gaya  potong.  Hal  ini diilustrasikan pada Gambar 11.
Beban  yang  diterima  ulir  terbesar  terjadi  pada sisi  C  sehingga  kontrol  dilakukan  pada centralizer sisi C seperti pada [20]. Batang ulir trapesium pada centralizer mengalami  tegangan  normal  σ dz =  102
N/mm 2 dan  tegangan  tangensial  T =  97,4  N/mm 2 akibat  gaya  pencekaman  sehingga  tegangan gabungan  (σ v )  yang  terjadi  sebesar  197  N/mm 2 . Dengan tegangan  izin  untuk material  kode  1.7003 sebesar  366  N/mm 2 ,  maka Safety  Factor yang diperoleh  yaitu  1,86.  Dengan  demikian  dapat disimpulkan  bahwa  gaya  cekam  ulir  trapesium TR20 cukup kuat.

## B. Perhitungan Kekuatan Konstruksi Fixture
Komponen fixture yang  dihitung  kekuatannya adalah baut mounting , permukaan rahang centralizer sisi B, permukaan rahang centralizer sisi C dan B, dan tekanan permukaan ulir trapezium.
1) Baut Mounting: Pengikatan unit centralizer pada  setiap  sisi  menggunakan  empat  baut  M10 seperti pada Gambar 12. Perhitungan kekuatan baut mounting berdasarkan  [20].  Gaya  aksial  yang dibutuhkan  untuk  mengikat  unit centralizer akibat beban  gaya  potong  dan  berat  benda  kerja  (F VMn ) adalah  sebesar  13,86  kN,  sedangkan  baut  M10 dengan  kualitas  8,8  memiliki  kemampuan    gaya aksial  maksimum  (F sp )  sebesar  29,6  kN.  Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa baut mounting cukup kuat dengan safety factor sebesar 2,14.
2) Permukaan  Rahang  Centralizer  Sisi  B:
Rahang centralizer sisi  B  mengalami  tekanan permukaan  akibat  gaya  cekam  dan  kontak  dengan benda  kerja.  Perhitungan  ini  dilakukan  berdasarkan pada [20] dengan ilustrasi seperti pada Gambar 13.
Gambar 12. Elemen baut pengikat
Gambar 13. Kondisi pencekaman centralizer sisi B
Gaya  normal  yang  bekerja  pada  setiap  rahang sebesar  15,57  kN.  Tekanan  maksimum  permukaan rahang  yang  terjadi  adalah  P max =  7,4  N/mm 2 .
Berdasarkan  [19],  batas  tekanan  permukaan  bahan S45C  yaitu  130  N/mm 2 sehingga  kondisi  ini disimpulkan aman.
3) Permukaan  Rahang  Centralizer  Sisi  C  dan B: Gaya  cekam  yang  bekerja  pada centralizer ini didistribusikan  sesuai  dengan  Gambar  14  sehingga didapatkan  gaya  Fn’  sebesar  7.785  N.  Perhitungan Hertzian Stress , seperti pada [19 ] , digunakan untuk menghitung kekuatan rahang. Shear stress maximum (τ max )  yang  terjadi  adalah  sebesar  167,25 N/mm 2 .  Kemudian shield  yield  point (S syp )  sebesar 284,2  N/mm 2 .  Besar  τ max lebih  kecil  dari S syp sehingga aman.
4) Tekanan  Permukaan  Ulir  Trapesium: Ulir trapesium pada centralizer akan mengalami tekanan permukaan (p) akibat  gaya  aksial (F)  sebesar 14,72 N/mm 2 .  Tekanan  permukaan  bahan  berdasarkan [21 ] adalah  20  N/mm 2 .  Maka safety  factor tekanan permukaan  maksimum  didapat  sebesar  1,36 sehingga masih aman.

## C. Simulasi Finite Element Analysis
Finite Element Analysis (FEA) digunakan untuk mendapatkan  data safety  factor dan displacement komponen  yang  dinilai  kritis  seperti  pada  [22]. Simulasi  dilakukan  pada  komponen  pin  B  dan centralizer.
1) Tumpuan Pin B: Kondisi pembebanan pada tumpuan  pin  B  dapat  dilihat  seperti  pada  Gambar 15.  Kondisi  komponen  pin  B  harus  memenuhi persamaan (1) seperti pada [21] sebagai berikut:
Gambar 14. Distribusi gaya cekam
Gambar 15. DBB pin B
(1) [ ( ) ( ) ( ) ] ⁄ (2)
dengan adalah  tegangan  yang  terjadi  ( stress ), adalah yield  strength ,  dan adalah principle stress . Hasil simulasi dengan FEA ditunjukkan pada Gambar  16.  Berdasarkan  hasil  simulasi  yang dilakukan,  maka  diperoleh  data displacement pada sumbu X (searah sumbu) = 0,060 mm, displacement pada  sumbu  Z  (tegak  lurus  sumbu)  =  0,168  mm,
resultant displacement = 0,168 mm, dan displacement pada  sumbu  X  (searah  sumbu,  titik kontak baru) = 0,013 mm.
2) Centralizer  Sisi  B,  C  dan  D: Konstruksi Centralizer pada  ketiga  sisi  ini  dapat  digambarkan diagram  benda  bebasnya  seperti  pada  Gambar  17. Hasil  simulasi  FEA  unit centralizer B  dapat  dilihat pada  Gambar  18.  Dengan  metode  yang  sama, diperoleh  kondisi  unit centralizer C  dan  D  seperti pada Tabel 8.
Gambar 16. Displacement pada tumpuan pin B
Gambar 17. DBB unit centralizer
.
Gambar 18. Displacement unit centralizer B
Tabel 8. Hasil simulasi FEA pada unit centralizer
No  Komponen
Max. Disp. Sb. x [mm] Max. Disp. Sb. z [mm] Resultant Sb. x & Sb. z Min. SF 1 Centralizer Sisi B 0,025 0,003 0,026 1,4 2 Centralizer Sisi C 0,058 0,011 0,051 1,5 3 Centralizer Sisi D 0,043 0,0009 0,043 1,5

## D. Locating Performance Analysis
Pada  tahap  ini  akan  dilakukan  proses  analisis untuk  mengetahui  performa  pelokasian  oleh komponen fixture yang telah mengalami displacement seperti  pada    pada  perhitungan sebelumnya. Adanya displacement akan mempengaruhi hasil proses pemesinan. Selanjutnya perubahan bentuk benda kerja dibandingkan dengan toleransi  fitur-fitur  pada  benda  kerja  dengan  posisi yang  ideal,  konsep  ini  seperti  yang  dikaji  pada  [2 ]. Berdasarkan pada hasil displacement yang didapatkan  melalui  proses  simulasi  menggunakan aplikasi  rekayasa  enjiniring,  diperoleh  hasil  bahwa penyimpangan  yang  terjadi  masih  masuk  dalam batas toleransi yang diizinkan.

## E. Prosedur dan Waktu Operasi
Prosedur dan waktu penyelesaian produk RT dan RG  sebelum  modifikasi fixture dapat  dilihat  pada Tabel 9. Waktu pemesinan setelah perbaikan proses dan desain fixture dihitung dengan mempertimbangkan waktu rapid movement , pergantian cutting  tool ,  pemotongan,  rotasi fixture dan pergantian palet. Waktu pemotongan tergantung kepada parameter pemesinan seperti dalam [13] dan [18].
Tabel 9. Prosedur dan waktu operasi eksisting
No Prosedur operasi Jumlah operation planning Total waktu [s] 1 Pemesinan rahang tetap (RT) 12 15.249 2 Pemesinan rahang gerak (RG) 5 6.827 3 Pemesinan bersama (RT & RG) 12 15.640 4 Pemesinan lanjut RT & RG 15 3510 Total waktu penyelesaian RT & RG [s] 41.226 Total waktu penyelesaian RT & RG [Jam] 11,5 Tabel 10. Prosedur dan waktu operasi setelah modifikasi No Sisi Operation Planning Waktu Total [s] 1 A Masining ke-1 sisi A- Rotasi A ke B 485,30 2 B Masining ke-1 sisi B- Rotasi  B ke C 250,73 3 C Masining ke-1 sisi C- Rotasi C ke D 861,15 4 D Masining ke-1 sisi D- Rotasi D ke A 733,63 5 E atau A (2) Rotasi ke A untuk masining ke-2 151,00 Total [s] 2.481,80 Total waktu siklus-1 [jam] 0,69 Total penyelesaian produk [jam] 1,4
Waktu total (WT) disajikan pada Tabel 10 untuk dua  kali  siklus  maka  WT  dikalikan  dua  sehingga didapatkan waktu total dua siklus 1,4 jam.
Gambar 19. Kondisi fixture sebelum dan setelah modifikasi Setelah dilakukan beberapa penyesuaian rancangan  maka  didapatkan  rancangan fixture yang telah  diperbaiki  dan  sesuai  dengan  tuntutan. Perbandingan kondisi rancangan sebelum modifikasi dan setelah modifikasi dapat dilihat pada Gambar  19.  Penggunaan  berbagai  jenis fixture dan mesin  konvensional  pada  pemesinan  RG  dan  RT sebelum  dimodifikasi  telah  dapat  direduksi  hanya dengan  menggunakan  satu fixture dan  satu  mesin CNC.
Prosedur  operasi  dalam  menggunakan  dan setting  fixture telah  dibuat.  Secara  umum  perakitan fixture terdiri  atas  pemasangan  blok setting , pemasangan komponen fixture di sisi A, pemasangan komponen fixture di sisi B, pemasangan komponen fixture di sisi C, pemasangan komponen fixture di sisi D, pemasangan base ke mesin, dan pemasangan benda kerja.  Selain  itu,  simulasi  area  kerja  dengan menggunakan fixture direncanakan  sesuai  Gambar 20.  Untuk  mempermudah  proses handling produk RG  dan  RT,  digunakan  alat  bantu  angkat  ( crane ), yang dipasang di sisi mesin CNC yang digunakan.
Gambar 20. Simulasi area kerja dengan fixture
Rancangan fixture yang dihasilkan telah memenuhi  persyaratan  desain fixture seperti  pada [1],  [5],  [8],  dan  [16].  Kondisi  bentuk  produk  RG- RT  yang  kompleks  membutuhkan  sistem  pelokasi dan  pencekam  yang  berbeda  dengan  [9]  dan  [17]. Konsep  metodologi  verifikasi fixture dengan  aspek analisis batasan geometri, analisis toleransi, analisis stabilitas,  dan  analisis  aksesibilitas  yang  telah dihasilkan  pada  [2],  telah  diterapkan  pada  pada rekayasa enjiniring perancangan fixture produk RG- RT dengan menggunakan bantuan software rekayasa Solidworks .

## IV. K ESIMPULAN
Desain dan validasi rancangan fixture CNC yang dihasilkan  telah  menunjukkan  hasil  yang  baik. Simulasi elemen hingga dari komponen fixture baru menggunakan  aplikasi  Solidworks  menunjukkan kondisi displacement yang  masih  dalam  batas  yang diizinkan. Layout pengerjaan  produk  rahang  tetap dan  rahang  gerak  serta  tahapan  proses  pemesinan yang diusulkan pada mesin CNC Milling Mitsubishi MH4BN  telah  menunjukkan  hasil  produktivitas yang  meningkat  dibandingkan  proses  sebelumnya saat  menggunakan  mesin  konvensional.  Hal  ini ditunjukkan dengan dalam sebulan mampu menghasilkan  57  pasang  produk  satu  kali  proses. Langkah  selanjutnya  yang  perlu  dilakukan  untuk meningkatkan  kualitas  produk  pada  aspek  mampu tukar  produk  adalah  melakukan  kajian  pada teknologi proses manufaktur casting produk rahang gerak  dan  rahang  tetap  agar  produk casting seragam.

## R EFERENSI
[1] E. G. Hoffman, Jig and Fixture Design, Ed.5 , New York: Delmar Cengage Learning, 2004.
[2] Y.  Kang,  Y.  Rong,  F.  Yang  and  W.  Ma, “Computer-aided  fixture  design  verification,” Assembly Automation , vol. 22, no. 44, pp. 350-359, 2002.
[3] U.  Farhan  and  M.  T.  Rada,  “Design  of  modular fixtures  using  a  3D-modelling  approach,”  in 19th International Congress on Modelling and Simulation , Perth, Australia, 2011.
[4] C. C. Okpala and E. Okechukwu, “The Design and Need  for  Jigs  and  Fixtures  in  Manufacturing,” Science Research , vol. 3, no. 4, pp. 213-219, 2015.
[5] C.  L.  Manufacturing  Co., Jig  And  Fixture Handbook,  3rd  Ed. ,  St.  Louis:  Carr  Lane Manufacturing Co., 2016.
[6] J.  Jansch  and  H.  Birkhofer,  “The  Development of The  Guideline  VDI  2221  -  The  Change  of Direction,”  in International  Design  Conference -
Design , Dubrovnik - Croatia, 2006.
[7] A.  I.  Komara  and  Saepudin,  “Aplikasi  Metode VDI  2222  Pada  Proses  Perancangan  Welding Fixture  Untuk  Sambungan  Cerobong  Dengan Teknologi  CAD/CAE,” Jurnal  Ilmiah  Teknik Mesin Cylinder , vol. 1, no. 2, pp. 1-8, 2014.
[8] Society of Manufacturing Engineers, Handbook of Jig and Fixture Design (2nd Ed.) , Michigan, 1989.
[9] R.  Prajapati,  M.  Gandhi,  P.  Patel,  and  S.  Modi, “Fixture  Modification  of  a  5-Axis  CNC  Machine (Makino),” International  Journal  of  Engineering and Advanced Technology , vol. 7, no. 2, pp. 16-23, 2017.
[10] H.  Wang,  Y.  Rong,  H.  Li,  and  P.  Shaum, “Computer Aided Fixture Design: Recent research and trends,” Elsevier , vol. 42, p. 1085, 2010.
[11] G. O. Canada, “Canadian Centre for Occupational
Health  and  Safety,”  Government  of  Canada,  3 April 2017. [Online].
Available:
https://www.ccohs.ca/oshanswers/ergonomics/pus h1.html. [Accessed 30 Maret 2020].
[12] T. E. K. Company, Kodak’s Ergonomic Design for People  at  Work ,  Hoboken,  New  Jersey:  John Wiley & Sons, Inc., 2004.
[13] Sandvik Coromant, Solid round tools, 2018.
[14] A.  Xiao,  Simon  S.  Park,  and  Theo  Freiheit,  “A Comparison  of  Concept  Selection  in  Concept Scoring  and  Axiomatic  Design  Methods,”  in Proceedings of the Canadian Engineering Education Association , Canada, 2011.
[15] K.  Venkataraman, Design  of  Jigs,  Fixtures  and Press Tools , United Kingdom: John Wiley & Sons Ltd. 2015.
[16] H. Matuszewski, Handbuch Vorrichtungen: Konstruktion  und  Einsatz ,  Braunschweig:  Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, 1986.
[17] S.  Balamurali,  G.  S.  Krishna,  C.  Sivakumar,  S. Manikandan,  and  R.  P.  Kumar,  S.  Kaliappan, “Combo  Fixtures  for  Axial  Profile  Fan  Lever,” Eleyon Engineering Report , vol. 2, no. 1, pp. 35-39, 2019.
[18] H. Tschätsch, Applied  Machining  Technology,  8th ed. ,  New  York:  Springer  Dordrecht  Heidelberg London New York, 2009.
[19] J.  E.  Bringas, Handbook  of  Comparative  World Steel  Standard,  3rd  ed. ,  West  Conshohocken: ASTM International, 2004.
[20] H.  Wittel,  D.  Muhs,  D.  Jannasch,  and  J.  Vossiek, Roloff/Matek Maschinenelemente, 21st ed. , Braunschweig,  Deutschland:  Springer  Vieweg, 2013.
[21] R.  G.  Budynas  and  J.  K.  Nisbett, Shigley’s Mechanical  Engineering  Design,  10th  ed. ,  New York: McGraw-Hill Education, 2015.
[22] J.  E.  Akin, Finite  Element  Analysis  Concepts  via Solidworks ,  Houston,  Texas:  World  Scientific, 2009.
.