## Pendidikan Teknik MesinUndiksha
p-ISSN: 2614-1876, e-ISSN: 2614-1884
2022
Rancang Bangun Jig And Fixture Suction Casing Untuk Proses Milling

## Di Mesin Cnc Milling 3-Axis
Design of Jig And Fixture Suction Casing For Milling Process In 3-Axis Cnc Milling Machine
Rizal Indrawan 1* ,Bayu Wiro Kurniawan 1 , Fipka Bisono 1 Dhika Aditya Purnomo 1 , Fais Hamzah 1 , Tri Andi Setiawan 1 , Nanda Evan Renato 1
1 Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya,Surabaya, Indonesia
e-mail: rizal11307@ppns.ac.id

## Abstrak
Perkembangan industri manufaktur sangatlah cepat. Salah satunya di bidang pengecoran logam dan  permesinan  lanjutan  yang  menerima pesanan  dalam  bentuk  mass  production. Salah  satu produk komponen yang diproduksi adalah Suction Casing. Produk ini merupakan komponen bagian  dari  Cenrifugal  Pump,  Suction  Casing  merupakan  rumahan  untuk  pompa  untuk melindungi  komponen  di  dalam  pompa  agar  aman  saat  digunakan.  Terdapat  dua  proses permesinan dalam produksi produk Suction Casing ini dan kedua proses ini dikerjakan di mesin yang berbeda. Untuk proses pertama dikerjakan di mesin CNC turning dan untuk proses kedua dikerjakan di mesin CNC milling dan proses kedua inilah yang penulis teliti lebih lanjut. Dalam pengerjaan  produk  suction  casing  ini  diperlukan  clamping  system  agar  benda  kerja  tidak bergerak disaat cutting tool sedang memproses benda kerja tersebut. Pekerjaan ini sebenarnya masih bisa lebih efisien yaitu dengan cara menggunakan Jig and Fixture agar pengerjaan bisa lebih  dari  satu  produk  per  proses  permesinan.  Untuk  jig  fixture  suction  casing  ini  dapat menghasilkan dua produk dalam waktu kurang dari 12 menit dan jika ditotal dalam satu shift bisa mendapatkan 192 pcs produk suction casing.

## Kata kunci: jig; fixture; milling; suction casing; cnc milling

## Abstract
The development of the manufacturing industry is very fast. One of them is in the field of metal casting and advanced machining which accepts orders in the form of mass production. One of the component products produced is the Suction Casing. This product is a component part of the Cenrifugal Pump, Suction Casing is a housing for the pump to protect the components inside the pump to be safe when used. There are two machining processes in the production of this Suction Casing product and these two processes are carried out on different machines. For the first process is done on a CNC turning machine and for the second process it is done on a CNC milling machine and this is the second process that the author examines further. In working on this suction casing product, a clamping system is needed so that the workpiece does not move when the cutting tool is processing the workpiece. This work can actually still be more efficient, namely by using Jig and Fixture so that the work can be done more than one
product per machining process. For this suction casing jig fixture, it can produce two products in less than 12 minutes and if totaled in one shift, you can get 192 pcs of suction casing products.
Keywords : jig, fixture, milling, suction casing, cnc milling

## 1. PENDAHULUAN
Manufaktur adalah suatu cabang industri yang mengoperasikan peralatan, Mesin dan tenaga  kerja  dalam  suatu  medium  proses  untuk  mengolah  bahan  baku,  suku  cadang,  dan komponen  lain  untuk  diproduksi  menjadi  barang  jadi  yang  memiliki  nilai  jual.  Kegiatan industri manufaktur sering menggunakan mesin, robot, komputer, dan tenaga manusia untuk menghasilkan suatu produk. Sistem pemesinan modern dan robot-robot industri merupakan system  otomasi  lanjut  yang  menggunakan  komputer  sebagai  satu  bagian  terpadu  dalam pengontrolannya. (G. Hoffman, 2011).
Dalam era industry 5.0 ini kita harus mempersiapkan diri terlebih lagi jika menyangkut mass production . Terdapat istilah 3 pokok yang pada umumnya diterapkan di perusahaan atau pabrik skala massa yaitu Productivity , Quality , dan Safety . Akan jauh lebih efektif untuk mass- scaled production untuk menggunakan sistem jig and fixture . Selain mempercepat pengerjaan sejumlah  produk  sekaligus,  juga  dapat  memangkas  biaya  pengeluaran  dari  penggunaan mesin CNC per jamnya. Jika melihat jangka panjangnya tentu saja benefit yang bisa diperoleh dari penerapan jig and fixture pada tiap proses produksi sangat banyak. Selain memotong cost penggunaan mesin per jamnya, juga dapat meningkatkan safety para operator karena setting time dan load-unload time lebih leluasa tiap pengejaannya.
Adapun tujuan yang ingin dicapai pada penelitian ini antara lain untuk mendapatkan rancangan jig suction casing yang sesuai dengan proses milling pada mesin CNC milling . Dapat membuat jig  suction  casing yang  sesuai  dengan  kebutuhan  industri.  Dapat  mengetahui peningkatan kapasitas dan kinerja jig suction casing terhadap cycle time dan hasil produksi pada mesin CNC milling yang terdapat pada industri.

## 2. METODE

## 2.1 Pengertian Jig
Jig didefinisikan sebagai peralatan khusus yang memegang, menyangga atau ditempatkan pada komponen yang akan dimesin. Alat ini adalah alat bantu produksi yang dibuat sehingga ia tidak hanya menempatkan dan memegang benda kerja tetapi juga mengarahkan alat potong ketika operasi berjalan. Jig biasanya dilengkapi dengan bushing baja keras untuk mengarahkan mata  gurdi/bor  ( drill )  atau  perkakas  potong  lainnya.  Pada  dasarnya,  jig  yang  kecil  tidak dibaut/dipasang  pada  meja  kempa  gurdi  ( drill  press  table ).  Namun  untuk  diameter penggurdian diatas 0,25 inchi, jig biasanya perlu dipasang dengan kencang pada meja. (G. Hoffman, 2011).

## 2.2 Safety Factor
Faktor keamanan dipilih untuk memastikan tegangan geser yang diijinkan tidak melebihi ukuran batas tegangan untuk material, tetapi pertimbangan secara umum akan mempengaruhi nilai faktor keamanan tersebut. Yang mempengaruhi adalah (Hannah & Hillier, 1999).

## 2.3 Pengertian Produk dan Pengembangan Produk
Menurut  Ulrich  dan  Eppinger  (1995:2),  produk  adalah  sebuah  artefak  atau  sesuatu  yang menggambarkan kreativitas sumber daya manusia ( man made object ) yang dapat dilihat, dirasakan, serta diwujudkan untuk memenuhi kebutuhan fungsional tertentu yang dihasilkan melalui sebuah proses yang panjang. Produk dapat juga diartikan sebagai proses dimana sebuah barang mentah
diubah menjadi barang setengah jadi ataupun barang jadi dengan menggunakan resources yang ada.

## 2.4 Penyusunan Daftar Kebutuhan
Untuk menentukan  daftar kebutuhan [1], dibuat table seperti Tabel 1 berikut:
Tabel 1. Daftar Kebutuhan Produk No. Daftar Kebutuhan S/H Uraian Kebutuhan Penanggung Jawab Sumber : (Batan, 2012)

## 2.5 Penilaian Konsep
Pada tahapan-tahapan tersebut akan dimasukkan ke dalam matriks seleksi, matrik penyaringan dan penilaian konsep. Matrik penyaringan konsep dapat dilihat pada Tabel 2 berikut :
Tabel 2. Penilaian Konsep Matrik Penilaian Konsep Kriteria Seleksi Bobot Konsep Produk Konsep 1 Konsep 2 Konsep 3 Existing Rate Skor Bobot  Rate Skor Bobot Rate Skor Bobot Rate Skor Bobot Pengoperasian Manufaktur Referensi
Setting Bobot Total Nilai Absolut Nilai Relatif(%)
Note: Nilai rate 1-5 (nilai 1 paling rendah, nilai 5 paling tinggi)

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Tabel 3. Daftar Kebutuhan Daftar Kebutuhan Aspek S/H Uraian Kebutuhan Penanggung Jawab Bahan S - Bahan disesuaikan dengan ketersediaan Tim Manufaktur Pengoperasian S -Dapat digunakan pada proses turning Tim Desain dan Tim Manufaktur S -Dapat digunakan untuk suction casing H -Mudah dioperasikan Manufaktur S -Mudah untuk proses manufaktur  Tim Manufaktur

## 3.1 Pembuatan Konsep Desain
Pembuatan konsep desain dilakukan untuk dilakukan perbandingan antara desain mana yang lebih baik dan nantinya akan digunakan sebagai konsep desain terpilih.
3.1.1 Konsep Desain 1
Gambar 1. Konsep desain 1

## 3.1.2 Konsep Desain 2
Gambar 2. Konsep desain 2

## 3.1.3 Konsep Desain 3

## 3.2 Penilaian Konsep Desain
Penilaian konsep desain telah dilakukan dengan 3 kriteria penilaian yaitu pengoperasian, proses manufaktur dan referensi setting dan konsep desain 3 menjadi konsep desain terpilih dengan perolehan skor tertinggi.
Tabel 4. Penilaian Konsep Matrik Penilaian Konsep Kriteria Seleksi Bobot Konsep Produk Konsep 1 Konsep 2 Konsep 3 Existing Rate Skor Bobot  Rate Skor Bobot Rate Skor Bobot Rate Skor Bobot Pengoperasian  40% 3 1.2 4 1.6 4 1.6 3 1.2 Manufaktur 20% 4 0.8 3 0.6 4 0.8 3 0.6 Referensi Setting 40% 4 1.6 4 1.6 5 2.00 3 1.2 Bobot Total 100% Nilai Absolut 11 3.6 11 3.8 13 4.4 9 3.00 Nilai Relatif(%) 25% 24% 25% 25% 29% 30% 20% 20%
Note: Nilai rate 1-5 (nilai 1 paling rendah, nilai 5 paling tinggi)

## 3.3 Analisa Dengan Software
3.3.1 Penentuan Loads
Sebelum melakukan running terhadap analisa perlu dilakukannya setting pembebanan. Untuk beban yang akan dibebankan pada analisa ini adalah sebesar 1000 N dan arahnya mengarah ke bawah (-Y).
Gambar 4. Penentuan Load

## 3.3.2 Penentuan Constraints
Selanjutnya adalah melakukan setting terhadap fixed constraints . Dan disini ada 10 faces yang  diberikan fixed  constraints karena  bagian faces ini  adalah  bagian  yang  tidak  akan bergerak saat proses berlangsung dikarenakan adanya clamping system .
Gambar 4. Penentuan Constrain

## 3.3.3 Hasil Analisa Safety Factor
Dari hasil analisa safety factor fixture, safety factor dari fixture suction casing setelah dilakukan pebebanan sebesar 1000 N adalah sebesar 15. Hasil dari analisa dapat diartikan bahwa safety factor dari fixture sangat tinggi sehingga tergolong aman untuk digunakan.
Gambar 5. Hasil analisa safety factor

## 3.3.3 Hasil Analisa Displacement
Dari hasil analisa displacement fixture , displacement maksimum yang terjadi pada fixture suction casing setelah dilakukan pebebanan sebesar 1000 N adalah sebesar 1,971 mm. Hasil dari analisa displacement dapat diartikan bahwa fixture tergolong aman untuk digunakan.
Gambar 6. Hasil analisa displacement

## 3.4 Proses Pembuatan Jig Fixture
3.4.1 Raw Material
Gambar 7. Raw material
Material  yang  akan  digunakan  untuk  pembuatan jig  fixture adalah mild  steel . Raw material ini akan dilakukan penggerindaan untuk menghaluskan material sebelum masuk ke proses selanjutnya.

## 3.4.2 Hasil Jadi Fixture

## Gambar 8. Hasil jadi fixture

## 3.5 Pengujian Lapangan
Tahap pengujian lapangan merupakan tahap percobaan produk dan pengambilan data dan juga akan dilakukan perbandingan dengan data sebelumnya.
Gambar 8. Hasil trial jig and fixture
Proses milling yang meliputi facing dan pocketing (P2) dan kemudian proses drill dan tapping (P3) adalah proses yang digunakan untuk tahap uji coba dari jig fixture suction casing ini.
Tabel 6. Tabel Data Waktu Proses No. Data Waktu Proses Proses Jig Pembanding Jig Fixtur 1 P3 05:29 06:37 2 05:32 06:38 3 06:36 4 06:36 5 P2+P3 10:27 11:39 6 10:26 11:35 7 11:36 8 11:34
Dengan keterangan sebagai berikut yaitu P2 meliputi proses Facing dan Pocketing dan P3 meliputi proses Drilling dan Tapping .
Tabel 7. Tabel Data Cek Dimensi No. Data Waktu Proses Proses 2±0.5 D107±0.5 M5 1 P3 Ok 2 Ok 3 Ok 4 Ok 5 P2+P3 2.37 D106.73 Ok 6 2.34 D106.72 Ok 7 2.28 D106.68 Ok 8 2.31 D106.86 Ok
Dari data pada Tabel 4.9 dapat diketahui dari total pengkuran 4 kali percobaan proses milling menggunakan jig  fixture  suction  casing .  Hasil  dari  cek  dimensi  semua acceptable dan tidak melebihi batas toleransi. Jika salah satu dari tiga dimensi ada yang tidak terpenuhi maka akan dianggap produk reject . Menurut data pengujian diatas dihasilkan total 8 produk suction casing 2/4/6  yang  sesuai  ukuran  toleransi.  Sehingga  pengujian  yang  dilakukan  berhasil menghasilkan produk yang sesuai standart dan dapat dianggap perancangan jig fixture suction casing berhasil.

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN
Rancangan jig  fixture  suction  casing menggunakan  software  fusion  360  dengan menggunakan metode Ulrich sebagai acuan dalam merancang jig fixture sesuai kebutuhan. Material yang digunakan untuk membuat jig fixture suction casing adalah Mild Steel . Dimensi dari jig  fixture memiliki  ukuran  420  mm  x  180  mm  x 38  mm.  Proses  manufaktur jig  fixture suction  casing menggunakan  mesin  CNC  milling  untuk fixture dan stopper -nya  kemudian menggunakan mesin CNC bubut untuk penekannya.
Hasil dari penggunaan jig fixture suction casing menghasilkan produk yang acceptable dengan keberhasilan 100% dari 4 kali percobaan dengan total 8 produk hasil uji coba. Dengan total waktu proses machining rata-rata 6 menit 30 detik untuk proses ke-3 saja dan rata-rata 11 menit 30 detik untuk proses ke-2 dan ke-3 sekaligus dan masing-masing langsung mendapat 2 produk secara langsung. Sehingga dalam 1 shift dengan 8 jam kerja bisa mendapatkan 120 pcs untuk pengerjan proses P3 saja dan bisa mendapatkan 64 pcs untuk pengerjaan proses P2 dan P3 sekaligus. Maka dari itu untuk 3 shft dapat memperoleh 360 pcs untuk proses P3 dan dapat memperoleh 192 pcs untuk proses P2 dan P3 sekaligus.

## DAFTAR RUJUKAN
Fajar,  A.  N.  (2019).  Rancang  bangun  jig  and  fixture  sebagai  pemosisi  bor  tangan. Seminar Nasional Teknik Mesin POLITEKNIK NEGERI JAKARTA , 175-180.
Fyona,  A.  (2019).  Desain  Jig  &  Fixture  Untuk  Break  Shoes  Sepeda  Angin. JATRA:  Jurnal Teknologi dan Riset Terapan , 38-42.
Imansuri, F. (2019). Perancangan Jig Dan Fixture Pada Proses Freis Dan Gurdi Untuk. Jurnal Teknologi Dan Manajemen Agustus Vol. 17 No. 2 , 47-56.
Jufri. (2017). Rancang Bangun Alat Bantu Pelubang Plat. SNITT-Poltekba atau Seminar Nasional Inovasi Teknologi Terapan , 237-241.
Komara, A. I. (2019). Perancangan Ulang Fixture Komponen Main Bearing Housing. JTT (Jurnal Teknologi Terapan) , 64-71.
Nugrahanto, Y. A. (2018). Rancang Bangun Jig Multiguna Untuk Mesin. CYLINDER, VOL 4 No. 1 , 28-34.
Prassetiyo,  H.  (2017).  Rancangan  Jig  Dan  Fixture  Pembuatan  Produk  Cover  On-Off. TEKNOIN:Jurnal Teknologi Industri , 350-360.
Santosa, A. (2017). Perancangan Jig Dan Fixture Sistem Pneumatik Untuk Proses Pemasangan Bearing Dan Absorber Pada Velg Rear Wheel. JURNAL:Ilmu dan Aplikasi Teknik , 1-5.
Setiawan,  B.  (2014).  Design  Jig  Untuk  Pengelasan  Komponen  Atap  (Roof)Kendaraan  Roda Empat. Jurnal SINTEK , 20-24.
Subkhan.  (2021).  Rancangan  Pengarah  Dan  Penepat  (Jig  And  Fixture)  Kursi  Roda. Manutech:Jurnal Teknologi Manufaktur , 75-80.
Tjiptady, B. C. (2021). Jig and Fixture Redesign for Making Reamer on Head Cylinder. Jurnal Pendidikan Teknik Mesin Undiksha , 32-41.
Ulfah, N. (2020). Rancang Bangun Jig & Fixture Untuk Pipe Fitting. POLITEKNOLOGI VOL. 19 , No.2.
Zhang,  H.  (2016).  A  Novel  Reconfigurable  Assembly  Jig  Based  on  Stable  Agile  Joints andAdaptive Positioning-Clamping Bolts. 6th CIRP Conference on Assembly Technologies and Systems (CATS) , 316-321.
Carr Lane Manufacturing Co. 2016. Jig and Fixture Handbook (3rd Ed.). St. Louis, MO.
Vijaya, R. B., Elanchezhian, C., Rajesh, S., Jaya, P. S., Kumaar, B. M., & Rajeshkannan, K. (2018). Design and Development of Milling Fixture for Friction Stir Welding. Materials Today: Proceedings, 5(1), 1832 – 1838. doi:10.1016/j.matpr.2017.11.282
Siva, R., Siddardha, B., Yuvaraja, S., & Karthikeyan, P. (2020). Improving the productivity and tool  life  by  fixture  modification  and  renishaw  probe  technique.  Materials  Today: Proceedings, 24, 782 – 787. doi:10.1016/j.matpr.2020.04.386
Seloane, W. T., Mpofu, K., Ramatsetse, B. I., & Modungwa, D. (2020). Conceptual Design of Intelligent  Reconfigurable  Welding  Fixture  for  Rail  Car  Manufacturing  Industry. Procedia CIRP, 91, 583 – 593. do:10.1016/j.procir.2020.02.217