Panduan Esensial Mendesain Jig dan Fixture yang Efektif

Jig adalah alat yang memegang alat manufaktur di tempatnya saat melakukan tugas berulang seperti membor atau membuat tap lubang. Fixture, di sisi lain, tidak memandu alat manufaktur tetapi memegang workpiece agar tetap diam pada posisi, orientasi, atau lokasi yang tetap. Pemegang baju standar adalah contoh umum fixture di rumah tangga.

Selain perbedaan, baik jig maupun fixture adalah alat yang membuat perbedaan besar. Mereka meningkatkan produktivitas, meningkatkan repeatabilitas bagian, memudahkan perakit dan peracah bagian, dan bahkan membantu menciptakan lingkungan kerja yang aman. Hampir semua proses manufaktur industri terotomatisasi bergantung pada jig dan fixture untuk secara konsisten membangun bagian yang berfungsi dengan baik. Insinyur dapat memastikan jig dan fixture mereka kuat dan dirancang dengan baik dengan mempertimbangkan pertimbangan kunci ini.

Dasar-dasar desain jig dan fixture

Kunci manufaktur jig dan fixture dimulai dengan pemahaman tentang bagaimana derajat kebebasan bekerja. Setiap objek di ruang memiliki enam derajat kebebasan — atas/bawah, kiri/kanan, maju/mundur, dan kemampuan untuk berputar tentang 3 sumbu (X, Y, dan Z). Fixture yang dirancang dengan baik perlu membatasi kebebasan ini sebanyak mungkin untuk menjaga bagian terkunci di posisi, tetapi tidak terlalu banyak sehingga bagian overconstrained.

Overconstraint terjadi ketika gaya redundan mencoba melakukan pekerjaan yang sama dan akhirnya bekerja secara kontraproduktif. Kursi kaki empat adalah contoh yang sangat baik dari ini — kaki keempat secara mekanis tidak perlu dan akan menyebabkan goyangan jika kursi berada di permukaan yang tidak rata. Pada kondisi terbaik, gaya overconstrained tidak akan memiliki efek pada fixture tetapi dalam kasus terburuk, menghasilkan kualitas bagian yang buruk dan risiko yang meningkat bagi operator.

Penting bagi insinyur untuk presisi ketika berkaitan dengan kebebasan. Desain fixture yang kurang dibatasi paling baik untuk bagian seperti cetakan yang memiliki sedikit variasi, sementara desain fixture yang lebih dibatasi paling baik untuk bagian pemesinan CNC atau cetak injeksi dengan permukaan yang lebih presisi.

Desain jig dan fixture yang berhasil mempertimbangkan bagaimana alat akan beroperasi serta bagaimana rasanya untuk mengoperasikan alat. Setiap aplikasi akan berbeda, tetapi insinyur harus selalu menyertakan desain yang berpusat pada manusia dalam rencana mereka. Mulai dengan perhitungan desain jig dan fixture ini:

1. Sedapat mungkin, desain jig dan fixture untuk operasi satu tangan. Dengan cara ini, operator dapat menggunakan satu tangan untuk memegang fixture dan yang lain untuk memosisikan atau menstabilkan bagian.
2. Desain jig atau fixture yang tidak membutuhkan bantuan manusia untuk memegang bagian selama operasi sekunder.
3. Pilih geometri yang membuat kesalahan kesesuaian terlihat jelas. Ini dapat mengurangi cedera kerja.
4. Pertimbangkan bagaimana jig atau fixture akan terintegrasi ke dalam alur kerja produksi keseluruhan.
5. Coba buat desain yang menggunakan langkah paling sedikit. Ini memotong waktu siklus dan meminimalkan gerakan berulang yang melelahkan.

Jig dan fixture dapat diproduksi menggunakan pemesinan CNC dan pencetakan 3D, tetapi secara umum, pencetakan 3D menawarkan sejumlah keuntungan. Dalam hal ini, manufaktur aditif lebih murah dan lebih cepat daripada pemesinan CNC dengan selang yang jauh. Juga, hanya pencetakan 3D yang menawarkan insinyur fleksibilitas untuk sering mengoptimalkan ulang desain.

Praktik terbaik manufaktur untuk jig dan fixture

Jig dan fixture dapat dibangun menggunakan bahan logam atau plastik, tetapi plastik cenderung lebih terjangkau dan sering dapat memenuhi semua persyaratan performa. Industri fused-deposition modeling (FDM), HP Multi Jet Fusion, dan Carbon Digital Light Synthesis (DLS) memberikan hasil yang luar biasa, tetapi stereolithography (SLA) dan selective laser sintering (SLS) juga dapat menjadi opsi yang baik. Untuk cetak injeksi cepat, termoplastik grade teknik dapat dengan mudah menghasilkan bagian isotropis dalam volume besar.

Untuk jig dan fixture yang berkinerja tinggi dan awet, perhatikan praktik terbaik manufaktur ini:

1. Mencetak jig dan fixture 3D memungkinkan tim produk untuk meningkatkan kompleksitas desain tanpa meningkatkan biaya bagian, jadi akan menguntungkan desainer untuk memanfaatkan prinsip ini selama tahap desain. Pertimbangkan fungsi tambahan apa yang dapat dibangun untuk meningkatkan performa bagian.
2. Verifikasi akurasi dimensi fixture menggunakan alat metrologi dan bangun fitur datum ke dalam desain untuk membuat inspeksi dan verifikasi lebih mudah.
3. Gunakan rib dan fillet untuk meningkatkan kekakuan.
4. Gunakan insert berulir logam untuk meningkatkan daya tahan.
5. Hindari keruncingan yang disebabkan oleh resin SLA dengan melebarkan baut apapun dan melegakan gaya klem setelah operasi sekunder selesai.
6. Gunakan spring untuk memudahkan pengeluaran.
7. Jika memanufaktur melalui pemesinan CNC, akomodasi puing dalam rencana desain. Misalnya, insinyur dapat menyisakan celah di jig untuk memungkinkan burr terbentuk tanpa mengganggu alat. Minimalkan celah, runcitan, atau kantong kecil di mana chop dapat mengembang menjadi cakram.

Setelah jig atau fixture diproduksi, harus divalidasi untuk bentuk dan fungsi. Insinyur harus membandingkan alat yang selesai dengan model CAD asli untuk memastikan dimensinya sehat. Fixture yang dirancang dengan baik akan mendukung bagian dan memegangnya di tempatnya, setelah klem diterapkan, tanpa goyangan, membengkok, atau bergeser.

Buat fixture yang lebih baik dengan Fast Radius

Jig dan fixture adalah komponen esensial dari setiap proyek manufaktur. Mereka meningkatkan produktivitas, mempercepat jadwal produksi, dan memungkinkan produksi bagian yang lebih baik. Sebagai hasilnya, penting bagi insinyur untuk melakukan segala yang mungkin untuk membuat jig dan fixture mereka sefungsional mungkin. Partner manufaktur yang berpengalaman dapat membantu.

Tim Fast Radius berkomitmen untuk membantu tim produk mewujudkan ide mereka. Ahli desain dan teknik kami senang membantu Anda merancang aplikasi terobosan atau memastikan jig dan fixture Anda didasarkan pada desain yang sempurna dan fungsional. Kami bekerja dengan pelanggan dari konsep hingga pengiriman, memastikan seluruh siklus produk dioptimalkan untuk kecepatan dan efisiensi biaya. Hubungi kami hari ini untuk memulai.

Untuk panduan cara melakukan dan artikel lainnya yang dipenuhi pertimbangan kunci bagi insinyur, lihat pusat sumber daya Fast Radius.

Siap membuat bagian Anda dengan Fast Radius?

Mulai penawaran Anda