BAB IV
PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
4.1. Desain Dial Plate XYZ
Dial plate merupakan salah satu bagian utama dari speedometer. Dial plate
berbentuk lembaran plastik yang terdapat berbagai skala indikator pada lembaran tersebut seperti indikator kecepatan, transmisi, fuel, select switch, dll. Desain dari
dial plate itu sendiri biasanya merupakan buatan dari costumer, jadi die press yang
dirancang harus menyesuiakan desain dari dial plate XYZ tersebut.
Gambar 4.2: Detail lubang dial plate XYZ
4.2. Bagian Utama Die Press
Die press merupakan suatu kesatuan yang terdiri dari beberapa komponen.
Sehingga dalam membuat desain die press perlu diperhatikan pula rancangan dari masing-masing komponennya. Komponen utama die press tersebut antara lain :
Gambar 4.3: Bagian – bagian die press [ 2 ] Keterangan:
1) Shank 8) Lower Plate
2) Upper Plate 9) Guide Pin
3) Guide Bush 10) Stopper Pin
4) Punch Backing Plate 11) Stopper Sring
5) Punch Holder Plate 12) Fastener
6) Stripper Plate 13) Spring
7) Die Plate & Punch 14) Spring Guide
4.3. Lay Out Process
Die press yang digunakan untuk membuat dial plate tipe XYZ ini dirancang
menggunakan sistem progressive dengan tiga langkah proses (station). Dimana pada station pertama digunakan proses piercing, pada station kedua digunakan proses shaving, dan pada station ketiga digunakan proses blanking.
Gambar 4.4: Lay out process
4.4. Strip Lay Out
Perhitungan tentang ekonomi bahan sangat penting dalam press work. Untuk menghemat penggunaan bahan baku dapat digunakan strip layout paling ekonomis yang dapat memberikan pemanfaatan bahan yang baik (Joshi, 1999). Pemanfaatan bahan untuk strip layout dapat ditentukan dengan rumus berikut :
Material utilization
………... (Joshi, 1999)
Dengan rumus tersebut maka dapat ditentukan besarnya pemanfaatan bahan dari strip layout yang digunakan. Data luas area pada strip layout berikut diukur menggunakan software solid work.
Pierc ing Blank ing Shav ing
Gambar 4.5: Strip layout
Material utilization
Material utilization = 56 %
4.5. Perhitungan Clearence
Clearance adalah kelonggaran antara punch dan die yang diijinkan,
besarnya diukur pada satu sisi. Besarnya clearance bergantung pada jenis material yang digunakan sebagai produk dan juga tebalnya. Menurut Die Press Engineering
230 mm
123
ketebalan material.
Bahan yang digunakan untuk membuat dial plate XYZ adalah menggunakan PC sheet dengan ketebalan 1 mm, dengan menggunakan clearance 1,5 % dari tebal material. Maka besarnya clearance dapat dihitung dengan rumus :
c = 1.5 % . t Keterangan : c = Clearance (mm) t = Tebal pelat (mm) Maka : c = 1.5 % . 1 (mm) = 0,015 (mm)
Prinsip yang digunakan untuk menentukan Clearance antara punch dan die adalah sebagai berikut (Amin et al, 2012) :
a. Jika lubang yang dihasilkan sebagai produk, maka yang menjadi acuan adalah
punch, sedangkan die menyesuaikan ukurannya (ukuran die ditambah besar clearance).
b. Jika blank yang dihasilkan sebagai produk, maka yang menjadi acuan adalah
die, sedangkan punch menyesuaikan ukurannya (ukuran punch dikurangi besar clearance).
4.6. Perhitungan Gaya Proses
Gaya potong pada perancangan ini meliputi gaya pada proses piercing, gaya pada proses shaving dan gaya pada proses blanking. Untuk menentukan besarnya gaya potong digunakan rumus :
Fp = τg . U . t ...………. (Luchsinger, 1984)
Keterangan:
Fp = Gaya potong (N)
τg = Tegangan potong (N/mm2)
U = Keliling bidang potong (mm) t = Tebal material (mm)
4.6.1. Gaya Pada Proses Piercing
Keliling piercing punch yang digunakan dihitung menggunakan software
solid work. Sedangkan untuk besarnya tegangan tarik maksimum dari bahan polycarbonate (PC) adalah sebesar 57 MPa (Production Grade Thermoplastic for Fortus 3D Production System, n.d.).
Keliling bidang piercing 1 (UP1) = 112,57 mm
Keliling bidang piercing 2 (UP2) = 27,32 mm
Gambar 4.7: Bentuk dan ukuran bidang potong piercing punch 2
Keliling bidang piercing 3 (UP3) = 29,85 mm
Gambar 4.8: Bentuk dan ukuran bidang potong piercing punch 3
Keliling bidang piercing 4 (UP4) = 22,62 mm
Keliling bidang piercing 5 (UP5) = 7,23 mm
Gambar 4.10: Bentuk dan ukuran bidang potong piercing punch 5
Keliling bidang piercing 6 (UP6) = 5,97 mm
Gambar 4.11: Bentuk dan ukuran bidang potong piercing punch 6
Keliling bidang piercing for positioning (UP7) = 9,90 mm
Gambar 4.12: Bentuk dan ukuran bidang potong piercing punch for
Keliling bidang potong total pada proses piercing (UP) dapat dilihat dari
tabel berikut:
Tabel 4.1: Keliling Bidang Potong pada Proses Piercing
Item Keliling (mm) Qty Jumlah (mm)
UP1 112,57 1 112,57 UP2 27,32 3 81,96 UP3 29,85 1 29,85 UP4 22,62 2 45,24 UP5 7,23 1 7,23 UP6 5,97 1 5,97 UP7 9,90 1 9,90 UP 292,72
Besarnya tegangan potong pada bahan polycarbonate dapat dicari dengan menggunakan tegangan tarik maksimum yang sudah diketahui sebesar 57 MPa atau 57 N/mm2 (Production Grade Thermoplastic for Fortus 3D
Production System, n.d.).
τg = 0,8 σt
Keterangan : τg = Tegangan potong (N/mm2)
σt = Tegangan tarik maksimum (N/mm2)
τg = 0,8 σt
τg = 0,8 . 57 N/mm2
Gaya potong pada proses piercing ( Fp piercing )
Fp piercing = τg . UP . t
= (45,6 N/mm2) . (292,72 mm) . (1 mm)
= 13348,032 N 4.6.2. Gaya Pada Proses Shaving
Keliling bidang potong pada proses shaving dihitung menggunakan software
solid work.
Keliling bidang shaving 1 (US1) = 126,85 mm
Gambar 4.13: Bentuk dan ukuran bidang potong shaving punch 1
Keliling bidang piercing 2 (US2) = 30,05 mm
Keliling bidang shaving 3 (US3) = 33,08 mm
Gambar 4.15: Bentuk dan ukuran bidang potong shaving punch 3
Keliling bidang shaving 4 (US4) = 25,29 mm
Gambar 4.16: Bentuk dan ukuran bidang potong shaving punch 4
Keliling bidang shaving 5 (US5) = 9,58 mm
Keliling bidang shaving 6 (US6) = 8,01 mm
Gambar 4.18: Bentuk dan ukuran bidang potong shaving punch 6 Keliling bidang potong total pada proses piercing (UP) dapat dilihat dari
tabel berikut :
Tabel 4.2: Keliling Bidang Potong pada Proses Shaving
Item Keliling (mm) Qty Jumlah (mm)
US1 126,85 1 126,85 US2 30,05 3 90,15 US3 33,08 1 33,08 US4 25,29 2 50,58 US5 9,58 1 9,58 US6 8,01 1 8,01 US 318,25 Diketahui : τg = 45,6 N/mm2 US = 318,25 mm
Maka besarnya gaya potong pada proses shaving ( Fp shaving )
Fp shaving = τg . US . t
= (45,6 N/mm2) . (318,25 mm) . (1 mm)
= 14512,20 N
4.6.3. Gaya Pada Proses Blanking
Keliling bidang potong pada proses blanking dihitung menggunakan software
solid work. Dari data tersebut didapat keliling bidang potong pada proses blanking (UB) adalah sebesar 512,20 mm
Gambar 4.19: Bentuk dan ukuran bidang potong blanking punch. Diketahui :
τg = 45,6 N/mm2
UB = 512,20 mm
Maka besarnya gaya potong pada proses shaving ( Fp blanking )
Fp blanking = τg . UB . t …………...……… (Luchsinger, 1984)
= 23356,32N 4.6.4. Gaya Total Proses (Ftp)
Gaya total proses merupakan jumlah keseluruhan gaya yang bekerja pada die
press.
Tabel 4.3: Gaya Total Proses
No Jenis Proses Besar Gaya (N)
1 Gaya pada proses piercing (Fp piercing) 13348,032
2 Gaya pada proses shaving (Fp shaving) 14512,200
3 Gaya pada proses blanking (Fp blanking) 23356,320
Gaya Total Proses (Ftp) 51216,552
4.7. Perhitungan Gaya Stripper (Fs)
Pada die press ini digunakan dua jenis stripper, stripper yang pertama berfungsi untuk menahan material strip ketika terjadi proses pemotongan sehingga material strip tidak bergerak atau bergeser ketika punch menyentuh material strip. Sedangkan stripper yang kedua sering disebut knock out, inside stripper atau
ejector, Fungsi dari knock out ini lebih seperti pendorong produk agar dapat lepas
dari die, sehingga memudahkan operator untuk mengambil produk.
Gaya stripper merupakan gaya yang digunakan untuk menahan material agar tidak terangkat atau terbawa naik pada waktu punch diangkat naik. Sebelum menentukaan besarnya pegas stripper, terlebih dahulu harus ditentukan besarnya gaya stripper yang digunakan. Besarnya gaya stripper tersebut berkisar antara 5% - 20% gaya total proses (Donaldson et al, 1983). Dalam perancangan ini diambil
keseluruhan. Fst = 20% . Ftp
= 20% . 51216,552 N = 10243,31 N
Sedangkan besarnya gaya pada knock out ditentukan antara 5% - 20% gaya blanking proses, dalam perancangan ini digunakan 10%, sehingga besarnya gaya knock out adalah :
Fse = 10% . Fp blanking
= 10% . 23356,32 N = 2335,632 N
4.8. Kapasitas Mesin yang Digunakan
Untuk mengetahui besarnya gaya yang dibutuhkan mesin dalam proses pengoperasian die press tersebut, maka harus diketahui besarnya jumlah gaya yang terjadi.
Fm = Ftp + Fs + Fse
= 51216,552 N + 10243,31 N + 2335,632 N = 63795,494 N
Karena jumlah gaya yang dibutuhkan hanya ± 63795,494 N, maka dapat digunakan mesin press AIDA NC-1 600 dengan kapasitas 600 kN (600.000 N).
4.9. Menentukan Ukuran Pegas PU (Poly Urethane) 4.9.1. Menentukan Ukuran Pegas PU pada Stripper
Besarnya gaya stripper yang dibutuhkan adalah 10243,31 N, direncanakan pegas PU yang digunakan berjumlah 24 buah, maka besarnya gaya yang diterima masing-masing pegas adalah sebesar :
= 512,166 N
Pegas PU yang digunakan direncanakan dapat menghasilkan gaya sebesar 512,166 N. Untuk menghasilkan gaya tersebut dapat digunakan pegas PU tipe A15-30 (Misumi) yang diatur ketika proses, pegas tersebut tertekan sebesar 4,5 mm, sehingga pegas dapat menghasilkan gaya sebesar 588 N (Misumi Catalogue, 2010).
4.9.2. Menentukan Ukuran Pegas PU pada Knock Out (Ejector)
Besarnya gaya ejector yang dibutuhkan adalah 2335,632 N, direncanakan pegas PU yang digunakan berjumlah 5 buah, maka besarnya gaya yang diterima masing-masing pegas adalah sebesar :
= 467,13 N
467,13 N. Untuk menghasilkan gaya tersebut dapat digunakan pegas PU tipe A15-25 (Misumi) yang diatur ketika proses, pegas tersebut tertekan sebesar 3,8 mm, sehingga pegas dapat menghasilkan gaya sebesar 588 N (Misumi Catalogue, 2010).
4.9.3. Pemasangan Pagas PU pada Konstruksi Die Press
Menurut Paquin (1962), ada empat tipe pemasangan pegas pada konstruksi
die press. Diantaranya adalah :
Menggunakan Spring Pilot
Spring pilot digunakan dengan tujuan untuk mempertahankan posisi spring
agar tidak bergeser dari lubang pembebasnya. Spring pilot dapat dibuat sesuai kondisi yang diinginkan, atau dapat menggunakan standard parts yang sudah ada dipasaran (Paquin, 1962).
Gambar 4.20: Pemasangan spring pilot (Paquin, 1962)
Menggunakan Punch Backing Plate
Ketika punch backing plate digunakan untuk menahan tekanan balik dari
digunakan untuk menahan spring. Pada konsrtuksi ini lubang pembebas untuk pegas dibuat pada punch holder plate (Paquin, 1962).
Gambar 4.21: Pemasangan spring menggunakan punch backing plate (Paquin, 1962)
Pegas Stripper Pendek
Ketika pegas stripper yang digunakan pendek, maka pada konstruksi die
press tersebut tidak perlu dibuat lubang pembebas pegas pada stripper block (Paquin, 1962).
Konstruksi ini dapat digunakan untuk kapasitas produksi yang tidak terlalu tertinggi, pemasangan pegas dapat diterapkan menggunakan baut stripper seperti yang ditunjukkan. Metode ini tidak dianjurkan untuk die press dengan kapasitas produksi yang tinggi, karena dapat meningkatkan keausan pada baut stripper (Paquin, 1962).
Gambar 4.23: Pegas Ditahan Menggunakan Baut (Paquin, 1962) Dari keempat tipe pemasangan pegas stripper tersebut, dipilih metode pemasangan pegas dengan menggunakan pegas stripper pendek, karena metode tersebut mudah dalam proses pembuatannya, serta komponen yang digunakan lebih sederhana.
4.10. Menentukan Dimensi Die Plate
Die plate merupakan pasangan dari punch yang berfungsi sebagai cetakan
dan landasan pada proses pemotongan dan pembentukan, sehingga bentuk contour cetakan pada die plate harus disesuaikan dengan contour pada punch.
Jarak kritis merupakan ukuran minimum antara lubang die dengan sisi terluar dari die plate (A), biasanya sebesar 1 1/8 dari tebal die plate. Tapi apabila die plate yang digunakan besar atau contour dari lubang die tersebut bersisi tajam, maka besarnya jarak kritis (A) dapat sebesar 1 ½ dari tebal die plate (Paquin, 1962).
Jarak Kritis (A) = 1 1/8 Tebal die plate
= 1 1/8 (25 mm)
= 28,125 mm
Jarak terjauh antara sisi terluar lubang die secara vertical (Y) adalah sebesar 366 mm, sedangkan secara horizontal (X) adalah sebesar 204,02 mm. Maka besarnya ukuran minimum panjang dan lebar die plate dapat ditentukan sebagai berikut :
Panjang minimum die plate = 2 . A + X
= 2 . (28,125 mm) + (204,02 mm) = 260,27mm
Lebar minimum die plate = 2 . A + Y
= 2 . (28,125 mm) + (366 mm) = 422,25 mm
4.10.2. Menentukan Tinggi Die Plate
Untuk menentukan tinggi die plate, maka dapat menggunakan tabel berikut sebagai acuan.
Tabel 4.4: Hubungan Antara Tebal Stock Strip dan Tebal Die Plate (Paquin, 1962).
Strip Thickness (inchi) Die Plate Heght (inchi)
0 to 1/16 15/16
1/16 to 1/8 1 1/8
1/8 to 3/16 1 3/8
3/16 to 1/4 1 5/8
Over 1/4 1 7/8
Karena tebal stock strip yang digunakan adalah 1 mm yang berada pada kisaran 0 sampai 1/16 inchi (1,59 mm), maka tinggi die plate yang digunakan adalah sekitar 15/26 inchi (23,81 mm).
Dari data dan perhitungan tersebut, maka dapat ditentukan dimensi die
plate dengan mempertimbangkan keamanan, sistem, serta mesin press yang
digunakan.
Panjang die plate = 370 mm
Lebar die plate = 430 mm
Tinggi die plate = 25 mm Berat die plate = V . ρ
= (370 x 430 x 25) mm . (7,85 x 10-6 kg/mm3)
4.11. Menentukan Dimensi Stripper Plate
Stripper Plate berfungsi sebagai pelat penjepit material pada saat proses
berlangsung, sehingga dapat menghindari terjadinya cacat pembentukkan permukaan pada produk seperti kerut dan lipatan. Selain itu stripper plate juga dapat digunakan sebagai penguat dan pengarah punch ketika proses. Dalam menentukan ukuran tebal stripper plate digunakan rumus berikut :
A = + 2 . Ts ………..……..… (Joshi, 1999)
Dimana : A = Tebal minimal stripper block W = Lebar strip layout
Ts = Tebal strip layout
Maka tebal minimal stripper plate yang diperlukan adalah A = + 2 . 1 mm
A = 9,66 mm
Dari data dan perhitungan tersebut, dapat ditentukan besarnya tebal minimal untuk stripper plate adalah 9,66 mm, sedangkan untuk ukuran. panjang dan lebar stripper plate disesuaikan dengan die plate. Maka ukuran yang stripper
plate yang digunakan adalah sebagai berikut :
Panjang stripper plate = 370 mm Lebar stripper plate = 430 mm Tebal stripper plate = 25 mm Berat stripper plate = V . ρ
= (370 x 430 x 25) mm . (7,85 x 10-6 kg/mm3)
Piercing punch biasanya adalah komponen paling rawan patah dalam
konstuksi die press. Oleh karena itu factor-faktor berikut dapat dipertimbangkan dalam pembuatan punch (Paquin, 1962) :
Membuat punch yang cukup kuat sehingga tekanan berulang dalam proses produksi tidak akan menyebabkan patah.
Punch yang kecil sebaiknya diberi pengarah dan pendukung untuk memastikan keselarasan antara punch dan die untuk mencegah terjadinya tekuk pada punch.
Membuat sistem yang mudah untuk membuang dan mengganti punch bila terjadi kerusakan.
Berikut beberapa alternatif sistem yang bisa digunakan dalam menentukan desain
punch :
a. Shoulder Punch
Sistem ini mungking jenis yang paling umum digunakan, punch tersebut terbuat dari bahan baja yang dikeraskan dengan kualitas yang baik (Paquin, 1962).
b. Backing Plate
Ketika proses pemotongan dilakukan, kepala punch ditahan oleh backing plate.
Plate tersebut mendistribusikan gaya tekan saat proses ke area yang lebih luas,
dan hal tersebut mencegah terjadinya kerusakan akibat gaya tekan dari
punch (Paquin, 1962).
Gambar 4.25: Punch Ditahan Menggunakan Backing Plate (Paquin, 1962) c. Screw Untuk Menahan Punch
Pada sistem ini digunakan dua buah screw untuk menahan punch. Metode ini telah banyak digunakan dalam beberapa tahun terakhir dan itu dapat menjadi pilihan bila kondisinya memungkinkan. Keuntungan utama dalam metode ini adalah proses penggantian punch yang rusak dapat dilakukan dengan cepat tanpa perlu membongkar konstruksi die press tersebut (Paquin, 1962).
Gambar 4.26: Screw Untuk Menahan Punch (Paquin, 1962) d. Screw Untuk Memegang Punch
Sistem ini dapat digunakan bila die press yang digunakan memiliki kapasitas produksi yang rendah serta tingkat ketepatan ukuran produk rendah. Sistem ini dapat dibuat dengan menambahkan baut pada punch holder plate untuk mengikat / memegang punch (Paquin, 1962).
Gambar 4.27: Screw Untuk Mengikat Punch (Paquin, 1962)
Dari beberapa sistem pemasangan punch tersebut, dipilih sistem pemasangan piercing punch dan shaving punch yang menggunakan shoulder
punch. Karena sistem tersebut cukup sederhana, konstruksinya kokoh serta tidak
membutuhkan banyak komponen dalam pembuatannya.
4.13. Menentukan Desain Blanking Punch
Blanking punch digunakan untuk membentuk / memotong profil luar dari
produk sehingga produk terlepas dari strip material. Beberapa metode yang bisa digunakan dalam menentukan desain blanking punch adalah sebagai berikut : a. Pierce / Blank Punch
Blanking punch yang digunakan untuk membuat produk dengan bentuk profil
lingkaran dapat dibuat dengan menggunakan banyak cara seperti sistem yang digunakan untuk membuat piercing punch (Paquin, 1962).
Gambar 4.28 : Pierce / Blank Punch (Paquin, 1962) b. Mengunci Punch
Blanking punch dengan ukuran kecil yang digunakan untuk memotong produk
dengan contour yang tidak teratur, maka digunakan pengunci punch sehingga
blanking punch tidak berputar. Pengunci dipasang pada bagian kepala punch
Gambar 4.29: Mengunci Blanking Punch (Paquin, 1962) c. Punch Untuk Contour Blank yang Panjang dan Slot
Profil blanking punch yang sempit dan panjang disarankan ditambah dengan radius A. Radius tersebut digunakan sebagai pendukung dan stabilitas untuk mencegah terjadinya defleksi ketika proses pemotongan berlangsung (Paquin, 1962).
Gambar 4.30: Radius A sebagai penguat pada punch (Paquin, 1962) d. Flanged Punches
Jenis blanking punch ini merupakan jenis yang banyak digunakan, karena tipe ini cocok untuk membuat produk dengan ukuran yang relatif besar. Flange
disediakan untuk pemegang blanking punch pada punch holder yang diikat menggunakan baut dan dowel pin (Paquin, 1962).
Gambar 4.31: Flanged Punch (Paquin, 1962) e. Clearing Other Components
ketika ruang untuk membuat punch terbatas, maka sebagian dari flange dapat dihilangkan untuk memberikan ruang pada komponen die press yang lain (Paquin, 1962).
Gambar 4.32 : Menghilangkan sebagian flange untuk memberi ruang pada komponen lain (Paquin, 1962).
Blanking punch dengan ukuran yang besar tidak memerlukan flange. Blanking punch tersebut dapat diikat ke punch holder menggunakan baut dan dowel
(Paquin, 1962).
Gambar 4.33 : Blanking Punch diikat menggunakan baut dan dowel (Paquin, 1962)
Dari beberapa sistem pemasangan blanking punch tersebut, dipilih sistem pemasangan menggunakan baut, karena proses pembuatannya yang relatif mudah serta penggunaan material untuk blanking punch yang lebih kecil.
4.14. Menentukan Panjang Punch
Konstruksi punch dibuat seperti penyangga dengan beban terkonsentrasi pada titik potong. Dengan mempertimbangkan terjadinya gaya tekuk (buckling), maka panjang maksimal punch dapat ditentukan dengan persamaan berikut : L =
√
= ………..……… (Khurmi, 1984)Keterangan :
L = Panjang maksimal punch (mm) E = Modulus elastisitas (N/mm2)
= 2,08 x 105 N/mm2 untuk baja
I = Momen inersia (mm4)
= untuk penampang lingkaran
F = Gaya potong pada piercing punch (N)
= τg . U . t
v = Angka keamanan
= Diasumsikan 3
D = Diameter punch (mm)
Untuk menentukan analisa keamanan punch, maka digunakan ukuran punch terkecil (piercing punch 6) dengan diameter punch 1,9 mm sebagai acuan untuk perhitungan. I = = = 0,64 mm4 L =
√
L =√
τL =
√
L =√
L = √ = 24,562 mmPanjang punch yang direncanakan adalah 59,5 mm, sedangkan panjang punch maksimal yang diijinkan untuk mengatasi buckling adalah 24,562 mm, maka konstruksi tersebut tidak aman. Untuk mengatasi hal tersebut konstruksi punch dibuat bertingkat.
Perhitungan panjang maksimal punch dengan diameter 5 mm.
I = = = 30,68 mm4 L =
√
L =√
τ L =√
L =√
L = √L = 170,057 mm
Dengan menggunakan punch yang dibuat bertingkat dengan diameter minimal 5 mm, maka konstruksi punch tersebut aman. Karena panjang punch yang direncanakan adalah 59,5 mm sedangkan panjang maksimal punch yang diijinkan untuk mengatasi buckling dengan menggunakan diameter 5 mm adalah 170,057 mm.
Gambar 4.34: Sketsa Desain Piercing Punch 6.
4.15. Perhitungan Punch terhadap Buckling
Pemeriksaan terhadap buckling dilakukan untuk mengetahui terjadinya tekuk (buckling) pada suatu batang yang menerima beban tekan. Perhitungan ini dilakukan menggunakan punch yang paling kritis dengan diameter paling kecil (piercing punch 6) dengan diameter 1,9 mm dan keliling 5,97 mm. Perhitungan untuk menentukan buckling dapat diketahui menggunakan rumus euler :
Fk = ………..… (Buckling, n.d.) Fk =
k =
Fk = 371,116 N
Gaya potong pada proses piercing 6 Fp6 = τg . UP6 . t
Fp6 = (45,6 N/mm2) (5,97 mm) (1 mm)
Fp6 = 272,232 N
Karena gaya potong pada proses piercing 6 (272,322 N) lebih kecil dari pada
buckling (371,116 N), maka piercing punch 6 aman terhadap buckling.
4.16. Punch Holder Plate
Punch holder plate digunakan untuk memegang / mengikat punch. Plate
tersebut biasanya terbuat dari machinery steel (baja karbon rendah), tetapi dalam kondisi tertentu dapat pula terbuat dari tool steel (baja karbon tinggi). Konstruksi dari punch holder plate berkisar dari blok sederhana untuk memegang satu buah
punch, hingga blok yang besar dengan tingkat ketelitian yang tinggi untuk
memegang beberapa punch sekaligus. Berikut beberapa hal yang dapat dipertimbangkan untuk merancang punch holder plate pada beberapa tipe die
press.
a. Punch Holder Plate untuk Memegang Punch Tunggal
Punch holder plate yang dibuat untuk memegang satu buah punch dibuat
berbentuk persegi, dengan ketebalan yang cukup untuk mendukung punch. Dua buah baut dipasang pada tiap sudut, untuk menhan tekanan, sedangkan dua buah dowel dipasang pada sudut yang lain untuk memberikan posisi yang
akurat. Jarak minimum dari tepi pelat ke titik pusat baut (A) adalah 1 ½ kali diameter baut (B) (Paquin, 1962).
Gambar 4.35: Punch holder plate untuk memegang punch tunggal (Paquin, 1962)
b. Punch Holder Plate dengan Bentuk Punch Takberaturan
Punch holder plate yang memegang punch dengan bentuk tak beraturan dapat
dibuat slot mesin dipermukaan atasnya dengan kedalaman slot yang sama dengan kepala punch. Sebagian sisi kepala punch dibuat datar (flat) yang dipasangkan pada sisi dari slot punch holder plate untuk menjaga agar punch tidak berputar (Paquin, 1962).
Gambar 4.36: Punch holder plate dengan slot dipermukaan atasnya (Paquin, 1962)
c. Punch Holder Plate dengan Pengunci Punch
Ketika ruang pada punch holder plate terbatas untuk membuat slot mesin yang besar seperti metode sebelumnya, maka dapat digunakan key yang dimasukkan kedalam slot yang dibuat kecil untuk menjaga agar punch tidak berputar (Paquin, 1962).
d. Punch Holder Plate untuk Memegang Beberapa Punch
Ketika jarak antar punch kecil, maka punch holder plate dapat memegang beberapa punch sekaligus. Ketika jumlah punch yang ditahan banyak, maka gaya stripping harus dihitung untuk memastikan bahwa baut yang digunakan cukup kuat untuk mengikat punch holder plate pada die set (Paquin, 1962).
Gambar 4.38 : Punch holder plate memegang tiga punch (Paquin, 1962)
e. Punch Holder Plate dengan Bushing
Punch yang kecil dengan kemungkinan rusak tinggi disarankan dipasang guide bush sebagai pengarah pada punch holder plate. Pada pemasangannya bagian
atas guide bush ditekan sehingga sejajar dengan bagian atas punch holder plate (Paquin, 1962).
Gambar 4.39: Guide bush untuk menahan punch yang kecil (Paquin, 1962)
f. Ketebalan
Ketebalan punch holder plate (B) dapat ditentukan ± 1 ½ dari diameter dari
punch (A). Dengan demikian, maka tebal punch holder plate dapat ditentukan
dengan cepat (Paquin, 1962).
Dalam perancangan die press ini digunakan punch holder plate yang dapat memegang beberapa puch sekaligus, karena proses pembuatan dan perkitannya yang relatif lebih. Untuk ukuran panjang dan lebar dari punch holder plate disesuaikan dengan ukuran stripper plate, sedangkan untuk tebalnya dapat dihitung menggunakan rumus berikut :
B = 1 ½ . A Keterangan :
B = Ketebalan punch holder plate A = Diameter punch
Dalam perhitungan berikut digunakan punch dengan diameter terbesar (shaving
punch 3) dengan diameter 12 mm.
B = 1 ½ . A B = 1 ½ . (12 mm) B = 18 mm
Dari perhitungan tersebut telah diketahui tebal punch holder plate adalah 18 mm, tapi dengan memperhitungkan bahwa punch holder plate tersebut juga memegang blanking punch yang memiliki ukuran besar serta untuk menambah kekuatan punch holder plate maka tebalnya ditentukan sebesar 25 mm. Maka ukuran punch holder plate yang digunakan adalah sebagai berikut :
Panjang punch holder plate = 370 mm Lebar punch holder plate = 430 mm Tebal punch holder plate = 25 mm Berat punch holder plate = V . ρ
= 31,223 kg 4.17. Backing Plate
Backing plate tidak diperlukan untuk semua jenis die press. Dalam kasus
ini backing plate diperlukan untuk menjaga kondisi punch holder plate agar tidak peyok akibat gaya tekan dari punch. Umumya backing plate dibuat dari tool steel (SK steel) atau special tool steel (SKS steel) dengan kekerasan sekitar 56 HRc (Paquin, 1962). Ada dua metode yang dapat dipertimbangkan dalam perancangan
backing plate, yaitu :
a. Backing Plate yang Melindungi Seluruh Permukaan Punch Holder Plate Metode ini cocok digunakan bila pada konstruksi die press terdapat banyak
punch dengan jarak antar punch yang relatif dekat. Metode ini bisanya
menggunakan backing plate dengan ukuran yang sama dengan punch holder
plate, sehingga seluruh permukaan punch holder plate dapat terlindungi (Press Dies Tutorial, n.d.). Oleh sebab itu, metode ini cukup boros dalam penggunaan
material, namun dari segi proses pembuatan metode ini cenderung mudah untuk dilakukan.
Gambar 4.41: Backing Plate yang Melindungi Seluruh Permukaan Punch
b. Backing Plate yang Diletakkan Hanya pada Bagian yang Diperlukan
Pada metode ini backing plate hanya digunakan untuk menahan bagian tertentu saja, biasanya punch yang didukung oleh backing plate tersebut adalah punch dengan dimensi yang kecil yang diperkirakan dapat menimbulkaan penyok pada punch holder plate (Press Dies Tutorial, n.d.). Karena hanya digunakan untuk menahan punch tertentu saja, maka metode ini cukup baik digunakan untuk menghemat material, namun proses pengerjaannya cenderung lebih susah, karena dibutuhkan ukuran yang teliti.
Gambar4.42 : Backing Plate yang Diletakkan Pada Bagian Tertentu (Press
Dies Tutorial, n.d.)
Pada die press ini, digunakan backing plate untuk melindungi keseluruhan punch
holder plate, sehingga ukuran panjang dan lebar dari backing plate disesuaikan
dengan komponen tersebut. Sedangkan untuk tebalnya ditentukan sebesar 20 mm, dengan pertimbangan agar dapat diproses grinding bila terdapat penyok, sehingga permukaannya dapat rata kembali.
Tebal backing plate = 20 mm Berat backing plate = V . ρ
= (370 x 430 x 20) mm . (7,85 x 10-6 kg/mm3)
= 24,98 kg
Gambar 4.43: Konstruksi backing plate (Press Dies Tutorial, n.d.)
4.18. Spacer Plate
Pada konstruksi ini, spacer plate digunakan untuk memberikan ruang kosong pada die press, sehingga ruang tersebut dapat digunakan untuk memasang
urethane spring. Penggunaan spacer plate tersebut diharapkan dapat memperkecil
panjang dan lebar dari die press, tapi konsekuensi dari penggunaan spacer plate tersebut adalah tinggi die press yang menjadi lebih besar.
Untuk ukuran panjang dan lebar spacer plate dirancang sesuai dengan punch
holder plate. Sedangkan tebalnya dibuat 30 mm dengan pertimbangan tebal
tersebut sudah cukup untuk memberikan ruang dalam pemasangan urethane
Panjang spacer plate = 370 mm
Lebar spacer plate = 430 mm
Tebal spacer plate = 30 mm
Berat spacer plate = V . ρ
= (370 x 430 x 30) mm . (7,85 x 10-6 kg/mm3) = 37,47 kg
4.19. Shank
Shank dipasang pada upper plate yang berfungsi sebagai penguat pemasangan upper plate pada mesin press dan sebagai penentu posisi die press. Berikut
beberapa tipe pemasangan shank pada die press.
Gambar 4.44 : Jenis shank (Press Dies Tutorial, n.d.)
Embedded shank
pada tipe ini salah satu ujung dari shank tersebut dibuat ulir. Ujung shank yang berulir tersebut digunakan untuk mengikat shank ke upper plate (Press Dies
mesin press, biasanya shank tersebut dibuat alur (groove) pada sisi atasnya.
Flange Shank A
Ini adalah shank yang memiliki bentuk flange melingkar. Shank tipe ini cocok digunakan untuk die press dengan beban tekan yang tidak merata, karena shank tersebut dapat dipindah / digeser ke beberapa arah (Press Dies Tutorial, n.d.)
Flange Shank B
Ini adalah shank yang memiliki bentuk flange persegi. Fungsi dari shank ini hampir sama dengan flange shank A, tetapi shank jenis ini dapat digunakan untuk mencakup area yang lebih luas (Press Dies Tutorial, n.d.)
Shank For Positioning
Ketika ukuran die press cukup besar, akan menjadi berbahaya untuk bagian atas die press bila hanya diikat pada mesin press menggunakan shank karena bagian atas die press tersebut bisa jatuh. Dalam kasus tersebut, bagian atas die
press yang diikat ke mesin press harusny pada upper plate, sedangkan shank
digunakan untuk menentukan posisi center dari die press terhadap mesin (Press Dies Tutorial, n.d.)
Dalam perancangan die press ini, digunakan tipe embedded shank karena pembuatan dan perakitannya cukup mudah.
4.20. Upper Plate
Upper plate berfungsi untuk memegang komponen-komponen bagian atas
dari die press (Paquin, 1962). Upper plate merupakan bagian yang dihubungkan langsung pada mesin press sehingga dalam proses pembuatannya harus
diperhatikan rencana untuk proses clamping pada mesin press tersebut. Mesin
press yang digunakan pada perancangan ini adalah mesin press AIDA NC1-600.
Berikut beberapa metode yang dapat digunakan untuk pemasangan upper plate ke mesin press (Press Dies Tutorial, n.d.).
Gambar 4.45: Metode Pemasangan Upper Plate pada Mesin Press (Press Dies
Tutorial, n.d.)
a. Menggunakan penjepit yang dipasang pada kedua sisi upper plate.
b. Membuat slot pada upper plate yang disesuaikan dengan kondisi mesin press, dimana slot pada mesin press (AIDA NC1-600) menggunakan baut M20 sebagai pengikat.
c. Menggunakan baut yang diikat dari upper plate ke mesin press. Tapi metode ini tidak memungkinkan untuk digunakan pada mesin press AIDA NC1-600, karena tidak tersedia lubang ulir untuk pengikat upper plate pada mesin tersebut.
press AIDA NC1-600 terdapat lubang pengikat baut dengan diameter 18 mm,
maka digunakan baut pengikat M16.
Dari beberapa metode tersebut, digunakan dua metode sekaligus yaitu metode (b) dan (d) sehingga upper plate dapat terikat kuat pada mesin press. Dengan mempertimbangkan bolster area dan slide area pada mesin press AIDA NC1-600, maka dimensi upper plate yang dirancang adalah sebagai berikut : Panjang upper plate = 540 mm
Lebar upper plate = 430 mm
Tebal upper plate = 45 mm
Berat upper plate = V . ρ
= (540 x 430 x 45) mm . (7,85 x 10-6 kg/mm3)
= 82,02 kg
4.21. Lower Plate
Selain sebagai pendukung konstruksi die press bagian bawah, lower plate juga berfungsi sebagai komponen penghubung atau komponen yang diikat pada mesin press.Beberapa metode yang dapat digunakan untuk pemasangan lower
plate ke mesin press, antara lain adalah sebagai berikut (Press Dies Tutorial,
Gambar 4.46: Metode Pemasangan Lower Plate pad Mesin Press (Press Dies
Tutorial, n.d.)
a. Metode yang pertama adalah menggunakan sebuah penjepit (clamp). Dengan menggunakan clamp yang standart, maka pengaturan pemasangan die press ke mesin press menjadi mudah.
b. Metode berikutnya adalah membuat slot pada lower plate kemudian menggunakan baut sebagai pengikat antara lower plate dan mesin press. Slot pada lower plate harus menyesuaikan kondisi slot mesin press (AIDA NC1-600), dimana pada mesin press tersebut digunakan slot untuk baut M20 sebagai pengikatnya.
Dari beberapa metode tersebut, digunakan metode (b) untuk proses pengikatan lower plate ke mesin press. Dengan mempertimbangkan bolster area dan slide area pada mesin press AIDA NC1-600, maka dimensi upper plate yang dirancang adalah sebagai berikut :
Panjang lower plate = 540 mm
Lebarlower plate = 370 mm
= (540 x 370 x 43) mm . (7,85 x 10-6 kg/mm3)
= 67,44 kg
4.22. Positioning Pin
Postioning pin berfungsi untuk menahan (menghentikan) lembaran material
sehingga berada pada kedudukan tetap sebagai batas ukuran untuk proses pengerjaan selanjutnya. Positioning pin memainkan peran penting dalam sistem operasi die press yang terdiri dari beberapa station. Positioning pin dipasang pada
die plate yang kemudian ditahan menggunakan dua buah screw plug (Paquin,
1962).
Gambar 4.47: Konstruksi Positioning Pin (Paquin, 1962)
Positioning pin dibuat menggunakan standart part dari Punch Industry dengan
tipe EPS3-100, yang kemudian bagian ujungnya diproses sesuai desain yang dikehendaki.
4.23. Pengikat (Fasteners)
Pengikat merupakan komponen yang penting dalam konstruksi die press yang biasanya digunakan dalam jumlah yang banyak. Dalam perancangan die
press, pengikat biasanya adalah komponen yang sangat lemah, sehingga apabila
pengikat tidak dipilih secara benar maka dapat menyebabkan kerusakan pada komponen die press yang lain.Oleh sebab itu dalam perancangan pengikat perlu diperhatikan standart untuk menentukan ukuran, lokasi dan jumlah dari pengikat tersebut.
4.23.1. Ukuran Baut
Berikut adalah hubungan antara tebal plate dan baut (screw) (Press Dies
Tutorial, n.d.).
Gambar 4.48 : Hubungam antara tebal plate dan pengikat (Press Dies
Tutorial, n.d.)
Dalam hal ini, karena tebal die plate dan stripper plate yang digunakan adalah 25 mm, maka besarnya screw yang digunakan adalah M8 dan M10 dengan panjang menyesuikan konstruksi die press.
Paquin (1962) mengemukakan beberapa metode yang dapat digunakan untuk menentukan posisi pengikat, antara lain :
Gambar 4.49 : Penempatan Pengikat (Paquin, 1962)
Metode pertama dua buah baut diletakkan pada kedua ujung dariplate dan kemudian dua buah dowel diletakkan pada kedua ujung yang lainnya. Metode ini dapat digunakan pada plate yang berukuran kecil.
Metode yang kedua adalah menggunakan baut pada seluruh ujung dari
plate, kemudian dua buah dowel di;etakkan pada kedua sisi plate secara
diagonal.
Metode yang ketiga adalah menggunakan baut pada seluruh ujung dan menambahkan beberapa baut pada bagian tengah dari plate kemudian dua buah dowel diletakkan padakedua sisi plate secara diagonal.
Dalam perancangan posisi pengikat berikut, digunakan metode yang ketiga, karena ukuran plate yang digunakan cukup besar.
4.23.3. Ukuran Dowel
Berikut adalah hubungan antara tebal plate dengan ukuran dowel (Press
Dies Tutorial, n.d.).
Gambar 4.50 : Hubungan antara tebal plate dan ukuran dowel (Press Dies
Tutorial, n.d.)
Dalam hal ini, karena tebal plate yang digunakan adalah 25 mm, maka besarnya dowel yang digunakan dipilih menggunakan 10 dengan panjang menyesuikan konstruksi die press.
