PART SUPPORT PADA DONGKRAK PANTOGRAPH
DENGAN SISTEM PROGRESSIVE TOOL
TUGAS AKHIR
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Terapan Program Studi DIV Teknik Manufaktur Jurusan Teknik Mesin
Politeknik Negeri Padang
RAVI PRATAMA SYAEL
1311041009
PROGRAM STUDI DIV TEKNIK MANUFAKTUR
JURUSAN TEKNIK MESIN
POLITEKNIK NEGERI PADANG
KEMENTERIAN RISET TEKNOLOGI
DAN PENDIDIKAN TINGGI
2017
Tugas Akhir ini telah dipertahankan didepan sidang penguji dan dinyatakan lulus pada tanggal : 04 Oktober 2017
Abstrak telah disetujui oleh penguji : Tanda Tangan 1 2 3 4 Nama Terang Mulyadi.,ST.,MT Menhendy.,Dipl.Ing.HTL.
,M.Eng Nofriadi.,ST.,MT Nasirwan.,ST.,MP
Mengetahui :
Ketua Jurusan Teknik Mesin : Dr. Junaidi.,ST.,MP
Nip. 19660621 199203 1 005 Tanda Tangan
Alumnus telah mendaftar ke Politeknik Negeri Padang dan mendapatakan nomor alumnus : Petugas Politeknik
Nomor Alumni Jurusan Nama Tanda Tangan
Nomor Alumni Politeknik Nama Tanda Tangan
BIODATA
(a) Tempat/Tgl Lahir: Padang/26 Januari 1996 (b) Nama Orang Tua: Syabirin dan Elmayeni (c) Jurusan: Teknik Mesin (d) Program Studi: DIV Teknik Manufaktur (e) No. BP: 1311041009 (f) Tanggal Lulus: 04 Oktober 2017 (g) Predikat Lulus: ... (h) IPK: 3.54 (i) Lama Studi: 4 Tahun 1 Bulan (j) Alamat Orang Tua: Jln. Raya Ulu Gadut, RT 01/01, Kel. Limau Manis Selatan, Kec. Pauh, Padang, Sumatera Barat.
PERANCANGAN DAN SIMULASI PRESS TOOL PEMBUAT PART
SUPPORT PADA DONGKRAK PANTOGRAPH DENGAN
SISTEM PROGRESSIVE TOOL Tugas Akhir D-IV Oleh : Ravi Pratama Syael
Pembimbing I : Mulyadi.,ST.,MT dan Pembimbing II: Daddy Budiman.,ST.,M.Eng ABSTRAK
Press Tool merupakan suatu alat yang mempunyai prinsip kerja penekanan dengan melakukan
pemotongan, pembentukan atau gabungan dari keduanya. Peralatan ini digunakan untuk membuat produk secara massal dengan output yang sama dalam waktu yang relatif singkat. Jenis press tool yang digunakan dalam perencanaan adalah jenis progressive tool yang bisa melakukan beberapa jenis operasi dalam satu kali penekanan. Dongkrak pantograph atau dongkrak gunting adalah salah satu peralatan yang sering digunakan pada dunia otomotif. Kebutuhan akan produk ini meningkat seiring dengan meningkatnya kebutuhan masyarakat akan kendaraan bermotor, khususnya mobil. Part support pada dongkrak pantograph dibentuk dengan press tool, proses produksinya memiliki beberapa tahapan yaitu trim stop, pierching, notching, bending, cropping dan deep drawing. Gaya total yang terjadi pada pembuatan produk 374620,48 N. Analisa beban statis menggunakan solidworks simulation analysis didapat ketebalan optimal part support dongrak untuk menahan beban maksimal 2 ton adalah pada ketebalan 3 mm dengan berbahan pelat baja ST 37. Dimensi umum dari press tool ini yaitu 320 x 250 x 217 mm. Perencanaan ini bisa dijadikan sebagai acuan dalam pembuatan alat press tool yang akan menghasilkan produk part support dongkrak pantograph.
i
Dengan mengucapkan puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayahNya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini sebagaimana mestinya.
Telah menjadi kurikulum di Politeknik Negeri Padang, dimana mahasiswa yang akan menamatkan masa pendidikannya diharuskan untuk membuat Tugas Akhir. Untuk memenuhi kewajiban tersebut, maka penulis akan merancang sebuah tugas akhir yang berjudul “Perancangan dan Simulasi Press Tool Pembuat Part Support pada
Dongkrak Pantograph dengan Sistem Progressive Tool”.
Dalam penulisan tugas akhir ini penulis banyak mendapatkan kesulitan, baik dalam perencanaan dan pembuatan mesin ini. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah banyak membantu, baik saran maupun kritikan yang membangun sehingga penulisan tugas akhir ini dapat diselesaikan sebagaimana mestinya.
Rasa terima kasih yang dalam tersebut penulis ucapkan kepada :
Orang tua penulis yang selalu memberikan dukungan baik moril maupun materil, semoga Allah SWT selalu memberi kesehatan dan hidayahNya kepada beliau.
Bapak Aidil Zamri ST., MT selaku Direktur Politeknik Negeri Padang.
Bapak Dr. Junaidi ST., MP selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Padang.
Bapak Yusri ST., MT selaku Ketua Program Studi Teknik Manufaktur Politeknik Negeri Padang.
Bapak Mulyadi ST., MT selaku pembimbing I tugas akhir penulis.
Bapak Daddy Budiman ST., M.Eng selaku pembimbing II tugas akhir penulis. Teman-teman senasib seperjuangan yang telah memberikan dukungan kepada
ii
ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari akan kekurangan penulis dalam menyusun tugas akhir ini karena keterbatasan ilmu yang penulis miliki. Untuk itu segala kritikan dan saran saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan dari pembaca. Akhir kata penulis ucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat.
Padang, 04 Oktober 2017
iii HALAMAN JUDUL LEMBARAN PENGESAHAN LEMBARAN TUGAS LEMBARAN ASISTENSI ABSTRAK KATA PENGANTAR ... DAFTAR ISI ... DAFTAR GAMBAR ... DAFTAR TABEL ... BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1.2 Alasan Pemilihan Judul... 1.3 Tujuan ... 1.3.1 Tujuan Umum ... 1.3.2 Tujuan Khusus ... 1.4 Rumusan Masalah ... 1.5 Batasan Masalah ... 1.6 Metode Pengambilan Data ... 1.7 Sistematika Penulisan ...
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Pengertian Press Tool ... 2.2 Pembagian Press Tool ...
2.2.1 Alat-Alat Potong (Cutting Tools) ... 2.2.2 Alat-Alat Pembentuk (Forming Tools) ... 2.3 Klasifikasi Press Tool ... 2.3.1 Simple tool / Blanking tool ... 2.3.2 Compound Tool ... i iii vii ix 1 2 3 3 3 4 4 4 5 7 8 8 12 14 14 16
iv
2.3.4 Pierching Tool ... 2.3.5 Gang Tool ... 2.3.6 Group Tool / Combination Tool ... 2.4 Bagian-Bagian Press Tool ... 2.5 Dasar Perhitungan pada Press Tool ...
2.5.1 Dasar Perhitungan Bentangan ... 2.5.2 Perhitungan Gaya ... 2.5.3 Perhitungan Dimensi ... 2.5.4 Momen Inersia ... 2.5.5 Momen Tahanan Bengkok ... 2.5.6 Perhitungan Titik Berat Gaya ... 2.5.7 Perhitungan Gaya Plat Atas ... 2.6 Komponen Pendukung ……... 2.6.1 Baut ... 2.6.2 Ulir ... 2.6.3 Pena ... 2.6.4 Pegas ... 2.6.5 Bahan Pegas ... 2.7 Proses Perlakuan Panas ……...
2.7.1 Hardening ... 2.7.2 Holding Time ... 2.7.3 Quencing …... 2.7.4 Tempering …...
BAB III METODOLOGI PERANCANGAN
3.1 Diagram Alir ... 3.2 Lokasi dan Waktu Pembuatan Tugas Akhir ... 3.3 Menentukan Desain dan Dimensi Produk ... 3.4 Menentukan Layout ... 3.5 Menentukan Perancangan Press Tool dan Perhitungan ... 3.6 Mensimulasikan Press Tool ...
19 19 20 21 28 28 29 32 36 38 39 40 41 41 42 42 43 44 45 45 46 47 49 51 52 52 52 53 54
v
BAB IV PRESS TOOL PEMBUAT PART SUPPORT DONGKRAK
4.1 Perencanaan Dimensi Benda Kerja ... 4.2 Analisa Desain Produk …………...
4.2.1 Analisa Beban Statis Pelat Ketebalan 1 mm ... 4.2.2 Analisa Beban Statis Pelat Ketebalan 2 mm ... 4.2.3 Analisa Beban Statis Pelat Ketebalan 3 mm ... 4.3 Perencanaan Perhitungan Bentangan ... 4.4 Perencanaan Layout ... 4.5 Perhitungan Gaya Press Tool ...
4.5.1 Gaya Potong dan Gaya Bending ... 4.6 Perhitungan Titik Berat ... 4.7 Titik Berat Gabungan ... 4.8 Perhitungan Dimensi ... 4.8.1 Panjang Punch Maksimal ... 4.8.2 Tebal Die ... 4.8.3 Kelonggaran Punch dengan Die (Clearance) ... 4.8.4 Kedalaman Sisi Potong ... 4.9 Perencanaan Plat Atas (Top Plate) ... 4.10 Perencanaan Plat Bawah (Bottom Plate) ... 4.11 Perencanaan Plat Tekan (Pressure Plate) ... 4.12 Perencanaan Pemegang Punch (Punch Holder) ... 4.13 Perencanaan Stripper Plate ... 4.14 Perencanaan Tiang Pengarah ... 4.15 Perencanaan Bus Pengarah ... 4.16 Pena Pengarah ... 4.17 Baut Penempat ... 4.18 Baut Penempat ... 4.19 Analisa Beban Statis dan Buckling pada Punch Terkritis ...
4.19.1 Analisa Beban Statis ... 4.19.2 Analisa Beban Buckling ...
58 59 59 61 62 64 67 68 68 72 76 78 78 80 81 81 82 84 84 84 85 85 85 86 86 86 87 87 89
vi BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 5.2 Saran ... DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN 91 92
vii
Gambar 2.1 Press Tool ... Gambar 2.2 Proses Blanking ... Gambar 2.3 Proses Pierching ... Gambar 2.4 Proses Notching ... Gambar 2.5 Proses Parting ... Gambar 2.6 Proses Shaving... Gambar 2.7 Proses Trimming... Gambar 2.8 Proses Cropping... Gambar 2.9 Proses Lanzing ... Gambar 2.10 Proses Bending... Gambar 2.11 Proses Flanging... Gambar 2.12 Proses Deep Drawing ... Gambar 2.13 Proses Curling ... Gambar 2.14 Proses Embossing ... Gambar 2.15 Simple Tool/Blanking Tool ... Gambar 2.16 Coumpound Tool ... Gambar 2.17 Progressive Tool... Gambar 2.18 Gang Tool... Gambar 2.19 Group Tool... Gambar 2.20 Press Tool... Gambar 2.21 Pelat Bawah... Gambar 2.22 Die... Gambar 2.23 Stripper... Gambar 2.24 Punch... Gambar 2.25 Pelat Pemegang Punch... Gambar 2.26 Pelat Atas... Gambar 2.27 Shank... Gambar 2.28 Pelat Penekan... Gambar 2.29 Guide Pillar...
7 8 9 9 10 10 11 11 12 12 13 13 13 14 15 17 18 20 21 21 22 22 23 24 24 25 25 26 26
viii
Gambar 2.31 Perhitungan Bentangan... Gambar 2.32 Kelonggaran (Clearence)... Gambar 2.33 Baut Inbus... Gambar 2.34 Profil Ulir ISO Metrik Normal... Gambar 2.35 Pena Penepat... Gambar 2.36 Beberapa Jenis Pegas Berdasarkan Pembebanannya... Gambar 3.1 Diagram Alir... Gambar 3.2 Desain Produk... Gambar 3.3 Membuat Station... Gambar 3.4 Membuat Layout ... Gambar 3.5 Membuat Punch ... Gambar 3.6 Membuat Konstruksi ... Gambar 3.7 Animasi ... Gambar 4.1 Dimensi Benda Kerja ... Gambar 4.2 Tegangan Pelat Ketebalan 1 mm ... Gambar 4.3 Regangan Pelat Ketebalan 1 mm ... Gambar 4.4 Deformasi Pelat Ketebalan 1 mm ... Gambar 4.5 Tegangan Pelat Ketebalan 2 mm ... Gambar 4.6 Regangan Pelat Ketebalan 2 mm ... Gambar 4.7 Deformasi Pelat Ketebalan 2 mm ... Gambar 4.8 Tegangan Pelat Ketebalan 3 mm ... Gambar 4.9 Regangan Pelat Ketebalan 3 mm ... Gambar 4.10 Deformasi Pelat Ketebalan 3 mm ... Gambar 4.11 Perencanaan Luas Bentangan ……... Gambar 4.12 Perencanaan Layout Benda Kerja ... Gambar 4.13 Titik Berat Gabungan ... Gambar 4.14 Jarak Shank ... Gambar 4.15 Tegangan Punch Parting ... Gambar 4.16 Regangan Punch Parting ... Gambar 4.17 Deformasi Punch Parting ... Gambar 4.18 Ampres Displacement ...
28 35 41 42 42 43 51 52 54 55 55 56 56 58 59 60 60 61 61 62 62 63 63 65 67 76 82 88 88 89 90
ix
Tabel 2.1 Perbandingan Tipe Alat Potong Blanking Tool ... Tabel 2.2 Faktor Koreksi ... Tabel 4.1 Data Tegangan, Regangan dan Deformasi Produk... Tabel 4.2 Titik Berat Gabungan... Tabel 4.3 Jarak Shank………... . 16 30 64 77 82
1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan dan kemajuan teknologi pada saat ini menuntut adanya suatu kreatifitas, teknologi dan peralatan yang lebih maju agar diharapkan dapat meningkatkan proses produksi hingga sebuah bahan baku dapat menjadi barang jadi atau produk. Peningkatan dapat diukur baik dari segi waktu, efisiensi maupun teknologi yang memproduksi produk dalam jumlah massal dan dengan waktu yang relatif singkat. Salah satu contoh teknologi tersebut adalah press tool.
Press tool merupakan suatu alat yang dibuat untuk suatu tujuan
tertentu dengan cara memotong atau membentuk pelat-pelat logam dengan menggunakan mesin press sebagai alat penekan. Sebuah press
tool dibuat untuk memenuhi pesanan produk dalam jumlah ratusan
bahkan ribuan produk yang sama dalam waktu singkat dan memiliki ukuran yang tepat dan seragam sehingga didapatkan biaya produksi yang rendah.
Contoh penggunaaan press tool adalah pada pembuatan komponen pada dongkrak pantograph/dongkrak gunting. Dongkrak pantograph adalah salah satu alat penunjang yang berfungsi sebagai alat pengangkat kendaraan pada kondisi tertentu seperti pelepasan velg, perbaikan rem, penggantian suspensi, dan hal-hal lain yang membutuhkan operasi pengangkatan kendaraan tersebut.
Salah satu komponen dongkrak pantograph yang akan dibuat dengan press tool yaitu komponen support, yang berfungsi sebagai landasan penumpu beban. Bentuk dari komponen ini berupa bentukan U yang bagian landasannya dibuat berstep.
Oleh karena itu penulis akan membuat perancangan press tool pembuat komponen support pada dongrak pantograph. Komponen ini terbuat dari bahan dasar pelat logam atau sheet metal. Adapun proses
press tool yang dibutuhkan untuk membuat komponen ini yaitu proses bending, deep drawing dan piercing.
1.2 Alasan Pemilihan Judul
Adapun alasan penulis untuk mengangkat judul tugas akhir “Perancangan dan Simulasi Press tool Pembuat Part Support pada Dongkrak Pantograph dengan Sistem Progressive Tool” adalah karena
produk yang dihasilkan dengan alat bantu ini adalah part yang vital karena berfungsi sebagai landasan penumpu beban pada dongkrak.
Press tool ini dapat digunakan sebagai alat produksi dengan bentuk
serta ukuran benda yang sama dalam jumlah yang besar, sehingga effisien dan efektifitas kerja dapat lebih ditingkatkan sehingga dapat meminimalisir biaya produksi jika diaplikasikan di dalam sebuah industri. Di dalam perancangan ini penulis dapat menerapkan ilmu yang didapat selama di bangku kuliah seperti perencanaan press tool, gambar teknik, elemen mesin dan proses manufaktur serta ilmu yang relefan dengan perancangan press tool ini.
1.3 Tujuan Penulisan
Berdasarkan kurikulum yang ditetapkan oleh Politeknik Negeri Padang bahwa sebagai syarat kelulusan maka mahasiswa diwajibkan untuk membuat tugas akhir sebelum mengakhiri masa studi mahasiswa di Politeknik Negeri Padang.
Pada dasarnya pelaksanaan tugas akhir mempunyai dua tujuan yakni tujuan umum dan tujuan khusus.
1.3.1 Tujuan Umum
1. Dapat merancang suatu alat bantu produksi dengan press tool jenis
progressive tool.
2. Merencanakan press tool yang efektif dan efisien baik dari segi bahan maupun pembuatannya.
1.3.2 Tujuan Khusus
1. Merancang desain dan dimensi produk yang akan dihasilkan. 2. Merancang dan menghitung konstruksi dari press tool.
3. Mensimulasikan press tool menggunakan software Solidworks Premium 2015.
4. Menganalisis produk dan punch menggunakan software Solidwork Premium Simulation Analysis 2015.
1.4 Rumusan Masalah
Berdasarkan tujuan diatas maka didapat beberapa rumusan masalah pada tugas akhir ini yaitu:
1. Bagaimana merancang dan mensimulasikan sebuah press tool untuk membuat part support pada dongrak pantograph menggunakan Solidworks Premium 2015?
2. Bagaimana menganalisa hasil bentukan produk, analisa beban statis dan analisa buckling punch menggunakan software Solidwork Premium Simulation Analysis 2015?
3. Bagaimana menghitung konstruksi dalam perancangan press tool?
1.5 Batasan Masalah
Dalam merencanakan press tool yang dibahas meliputi beberapa kriteria dengan tujuan agar tidak mengundang pengertian yang mengambang, dimana kriteria disini merupakan batasan-batasan mengenai ruang lingkup penulisan yaitu desain konstruksi, perhitungan gaya-gaya yang bekerja, pemilihan bahan, simulasi kerja, dan analisa menggunakan software Solidworks Premium dan dan Solidworks Simulation Analysis 2015.
1.6 Metode Pengambilan Data
Dalam penulisan laporan ini dibutuhkan data-data sebagai landasan untuk mempermudah dalam penulisan laporan tugas akhir ini. Metode yang digunakan dalam pengumpulan data adalah sebagai berikut:
1. Metode Bimbingan
Metode ini bertujuan untuk mendapatkan pengarahan dari dosen pembimbing dalam penyusunan sistematik laporan tugas akhir yang baik serta koreksi dan masukan materi selama proses pembuatan dan penyusunan tugas akhir.
2. Studi Kepustakaan
Metode ini digunakan untuk memperoleh informasi yang berkaitan dengan topik tugas akhir yang dapat diambil dari literatur hingga dapat digunakan sebagai referensi.
1.7 Sistematika Penulisan
Untuk memudahkan dalam pembuatan tugas akhir ini dan agar mudah dimengerti dan juga agar sesuai dengan pedoman laporan tugas akhir program studi D4 Teknik Manufaktur, maka penulis akan menguraikan pembahasan-pembahasan dalam beberapa bab, yaitu sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini menguraikan latar belakang permasalahan, tujuan, rumusan masalah, batasan masalah dan sistematika laporan.
BAB II LANDASAN TEORI
Bab ini berisi teori-teori yang berkaitan dengan perancangan press
tool pembuat part support sehingga pembahasan dalam tugas akhir
BAB III METODOLOGI PERANCANGAN
Bab ini terdapat lokasi dan waktu pembuatan tugas akhir, diagram alir, serta prosedur perancangan.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi tentang perhitungan bentangan, gaya-gaya yang bekerja, titik berat, dimensi alat, perhitungan konstruksi press tool, analisa beban statis produk, dan analisa beban statis dan buckling pada punch.
BAB V PENUTUP
7
LANDASAN TEORI
2.1 Pengertian Press Tool
Press tool adalah suatu peralatan yang digunakan untuk pengerjaan pemotongan dan pembentukan pelat logam lembaran menjadi barang produksi yang diinginkan dengan bantuan penekanan (Budiarto, 1997). Press tool secara operasional dapat bekerja sebagai alat potong atau sebagai alat pembentuk saja, kadang-kadang dapat pula dalam satu alat bekerja bersama-sama antara pembentukan dan pemotongan sekaligus.
Gambar 2.1 Press Tool
Press tool dapat menghasilkan produk secara masal dengan kualitas yang seragam dan waktu yang singkat. Press tool dibuat memiliki beberapa keuntungan, antara lain dapat digunakan untuk membuat produk secara masal, dapat menghasilkan produk dengan bentuk dan ukuran yang seragam dan biaya lebih ekonomis dalam pembuatan produk masal (Bubphachot, 2009)
2.2 Pembagian Press Tool
Press tool pada dasarnya dapat dibagi dua bagian, yaitu :
2.2.1 Alat-Alat Potong (Cutting Tools)
Cutting tools merupakan proses pengerjaan material yang dilakukan dengan cara menghilangkan sebagian atau memotong material sesuai dengan bentuk yang diinginkan. Menurut operasinya dapat digolongkan menjadi beberapa golongan, yaitu :
1. Pelubang Pembentuk (Blanking)
Merupakan proses pengerjaan material dengan tujuan mengambil hasil produksi yang sesuai dengan punch yang digunakan untuk menembus atau dengan sistem langkah penekanan. Pada umumnya proses ini dilakukan untuk membuat benda kerja dengan cepat dan berjumlah banyak dengan biaya murah.
Gambar 2.2 Proses Blanking
Punch
Dies
2. Pierching
Pierching adalah proses pemotongan material oleh punch dengan prinsip kerjanya yang sama dengan proses blanking, namun seluruh sisi potong punch melakukan proses pemotongan. Proses pierching adalah proses pembuatan lubang melalui penekanan punch pada material.
Gambar 2.3 Proses Pierching
3. Notching
Notching adalah proses pemotongan oleh punch, dengan minimal dua sisi yang terpotong, namun tidak seluruh sisi punch melakukan pemotongan.
Gambar 2.4 Proses notching
4. Parting
Parting adalah proses pemotongan untuk memisahkan komponen melalui saatu garis potong atau dua garis potong antara komponen yang satu dengan yang lainnya. Biasanya proses ini digunakan pada
Pemotongan dua sisi
Pemotongan tiga sisi
Round Punch
Dies Slug/Skrap
pengerjaan bentuk-bentuk yang tidak rumit atau bentuk material yang sederhana.
Gambar 2.5 Proses parting
5. Shaving
Shaving merupakan proses pemotongan material dengan sistem mencukur, dengan maksud untuk menghaluskan permukaan hasil proses blanking atau pierching guna mendapatkan ukuran teliti dari hasil pemotongan yang sudah dilakukan terlebih dahulu.
Gambar 2.6 Proses shaving
6. Trimming
Trimming merupakan proses finishing. Proses trimming pada umumnya digunakan untuk pemotongan sisa dari hasil penuangan atau dari proses penarikan dalam deep drawing.
Punch
Scrap Dies
Punch
Gambar 2.7 Proses trimming
7. Cropping
Cropping adalah proses pemotongan material atau benda kerja tanpa meninggalkan sisa. Proses yang terjadi pada cropping ini sama dengan proses yang terjadi pada blanking, akan tetapi dalam cropping tidak ada bagian yang tertinggal. Benda kerja akan terpotong dan cenderung sudah mempunyai ukuran panjang material sesuai dengan jumlah komponen yang diminta.
Gambar 2.8 Proses cropping
8. Lanzing
Lanzing merupakan proses pemotongan plat yang menyobek bagian plat pada tiga sisi. Kadang-kadang lanzing secara operasional dikatakan sebagai semi pierching.
Trimmed Exessive material Stock Strip Cropp ed part Scrap
Gambar 2.9 Proses lanzing
2.2.2 Alat-Alat Pembentuk (Forming Tools)
Forming Tool merupakan proses pengerjaan material yang dilakukan tanpa pengurangan atau penghilangan material, melainkan hanya mengubah bentuk geometris benda kerja. Ada beberapa jenis forming yaitu bending, flanging, deep drawing, curling dan embossing.
1. Bending
Proses bending merupakan proses pembengkokkan material dengan arah garis lurus dengan bentuk sudut yang diinginkan. Perubahan yang terjadi pada proses ini hanya bentuknya saja namun volume material yang dibending adalah tetap.
Gambar 2.10 Proses bending
2. Flanging
Flanging adalah proses yang menyerupai proses bending, hanya perbedaanya terletak pada garis bengkok yaitu bukan merupakan garis lurus namun merupakan radius.
Gambar 2.11 Proses flanging
3. Deep Drawing
Merupakan proses penekanan benda yang diinginkan dengan kedalaman cetakan sampai batas deformasi plastis. Tujuannya adalah untuk memperoleh bentuk tertentu dan biasanya tebal material akan berubah setelah proses ini.
Gambar 2.12 Proses deep drawing
4. Curling
Merupakan pembentukan profil (mengulung dan melipat) yang dilakukaan pada salah satu ujung material.
Gambar 2.13 Proses Curling
Stretch Flange
5. Embossing
Embossing merupakan proses pembentukan contour material pada salah satu atau kedua sisi material tersebut.
Gambar 2.14 Proses embossing
2.3 Klasifikasi Press Tool
Press tool dapat diklasifikasikan menjadi beberapa macam bentuk berdasarkan kontruksinya, yaitu: simple tool, compound tool dan progressive tool (Arifin Fatakhul, 2008).
2.3.1 Simple Tool / Blanking Tool
Simple tool adalah jenis dari press tool yang paling sederhana, dimana hanya terjadi satu proses pengerjaan dan satu station dalam suatu alat .Blank through tool merupakan alat potong penembus langsung dimana pengerjaan punchnya diarahkan oleh plat pelepas yang dipasang tetap pada die. Bentuk punch dipasang dengan ikatan langsung pada plat atas dengan sistem pin dan baut. Die dipasang tetap pada plat dasar pada bagian bawah lubang die, juga dibuat lubang sedikit lebih besar dari lubang die yang digunakan untuk mengeluarkan hasil pemotongan.
Komponen yang telah dipotong terus menembus plat dasar dan langsung keluar. Untuk bahan tebal dapat digunakan stripper tetap,
sedangkan untuk bahan yang tipis sebaiknya menggunakan stripper bergerak yang diatur oleh pegas stripper, hal ini akan menghindari terjadinya kerusakan atau perubahan bentuk pada saat proses pemotongan.
Pemakaian jenis simple tool ini mempunyai keuntungan dan kerugian. Produk yang dihasilkan adalah hasil pelubangan bukan lubangnya.
Gambar 2.15 Simple Tool/Blanking Tool
1. Keuntungan Simple tool / Blanking Tool :
a. Dapat melakukan proses pengerjaan tertentu dalam waktu yang singkat.
b. Kontruksinya relative sederhana. c. Harga alat relative murah
2. Kerugian Simple Tool / Blanking Tool :
a. Hanya mampu melakukan proses-proses pengerjaan untuk produk yang sederhana sehingga untuk jenis pengerjaan yang rumit tidak dapat dilakukan oleh jenis press tool ini.
Jenis alat ini dapat dibedakan dalam dua bentuk : 1. Blank Through Tool
Adalah jenis alat potong, dimana punch menembus diarah yang diinginkan. Punch berada di atas dan dies berada di bawah.
2. Inverted Blanking Tool
Adalah jenis alat potong, dimana punch berada di bawah dan dies berada di atas.
Tabel 2.1 Perbandingan tipe alat potong blanking tool
Tipe alat potong Keuntungan Kerugian
Blank through tool
- Kontruksinya sederhana - Mudah dibuat
- Hasil benda kerja kurang presisi ukurannya. Inverted blanking tool - Tidak membutuhkan stripper plate
- Ukuran produk lebih presisi
- Tidak efisien waktu saat pengerjaan
- Kontruksinya rumit
2.3.2 Compound Tool
Compound tool kalau kita lihat sekilas hampir sama dengan inverted tool, akan tetapi sebenarnya berbeda. Pada Inverted blanking tool dalam satu langkah hanya terjadi satu kali pemotongan blanking atau piercing, sedangkan compound tool dalam satu langkah pemotongan dalm satu bidang terjadi dua atau lebih proses pemotongan blanking.
Compound tool kontruksinya sama dengan inverted blanking tool, tetapi dalam fungsi masing-masing bagian utama adalah berbeda. Dimana punch blanking pada compound tool berfungsi juga sebagai die pada
piercing. Punch untuk blanking dipasang pada bottom plate dan punch untuk piercing dipasang pada top plate.
Kontruksi compound tool dilengkapi dengan penumpuh (shedder) dan penggerak dari penumpuh ini dilakukan dengan punch atau dengan transfer pin sebagai pelepas plat strip dari punch digunakan stripper yang bergerak yang berfungsi sebagai pengarah dari jalannya plat strip. Kontruksi compound tool sebaiknya dibuat didalam die set, hal ini akan dapat menjamin kepresisian dalam penyetingan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat gambar dibawah ini:
Gambar 2.16 Coumpound Tool
1. Keuntungan Compound Tool:
a. Dapat melakukan beberapa proses pengerjaan dalam waktu yang bersamaan pada station yang sama.
b. Kerataan dan kepresisian dapat dicapai.
c. Hasil produksi yang dicapai mempunyai ukuran yang lebih teliti. Pelat Atas Punch Pegas Pelat Bawah Shank Punch Holder Dies
2. Kerugian Compound Tool:
a. Kontruksi dies menjadi lebih rumit.
b. Terlalu sulit untuk mengerjakan material yang tebal.
c. Dengan beberapa proses pengerjaan dalam satu station menyebabkan perkakas cepat rusak.
2.3.3 Progressive Tool
Progressive tool merupakan alat potong yang mempunyai lebih dari satu langkah operasi pada jalur yang sama, dengan operasi yang berbeda pada tiap-tiap langkah dari masing-masing bagian. Dapat berupa proses pemotongan atau pembentukan.
Gambar 2.17 Progressive Tool
Cara kerja dari progressive tool adalah langkah demi langkah dengan setiap jarak langkah adalah sama, dan progressive tool dapat dibuat untuk memproduksikomponen dari plat strip menjadi komponen setengah jadi atau
Pelat Atas Baut Pemegang Punch Pelat Bawah Shank Pin
Penempat Baut Pengikat
Bush Plat Tekan Punch Holder Pegas Striper Pillar Die s
dari plat strip menjadi komponen yang siap pakai. Hal ini sangat tergantung pada bentuk dari batas proses yang dapat dilakukan pada alat tersebut. 1. Keuntungan Progressive tool:
a. Dapat diperoleh waktu pengerjaan produksi yang relatif singkat dibandingkan simple tool.
b. Dalam satu alat dapat dibuat dengan bermacam-macam proses operasi.
c. Dapat melakukan pemotongan bentuk yang rumit pada langkah yang berbeda.
2. Kerugian Progressive Tool:
a. Ukuran alat lebih besar bila dibandingkan simple tool dan compound tool.
b. Biaya perawatan besar.
c. Harga relatif lebih mahal karena bentuknya rumit.
2.3.4 Pierching Tool
Desain dari tipe alat potong ini sangat sama dengan blank through tool. Akan tetapi, pada pierching tool yang dijadikan sebagai produk adalah lubang dari pemotongan bukan hasil pemotongan.
2.3.5 Gang Tool
Gang Tool merupakan alat potong yang bekerja untuk 2 atau lebih komponen dalam setiap langkah yang sama. Gang tool cocok digunakan untuk menghasilkan produk dalam jumlah yang banyak dengan bentuk
komponen yang tidak rumit. Berdasarkan kontruksi dan proses kerjanya gang tool mempunyai kelebihan dan kekurangan sebagai berikut :
1. Kelebihan Gang Tool : a. Bahan lebih efisien
b. Kecepatan produksi relatif lebih tinggi 2. Kekurangan Gang Tool :
a. Kontruksinya lebih besar
b. Tidak dapat memproduksi komponen yang rumit
Gambar 2.18 Gang Tool
2.3.6 Group Tool / Combination Tool
Group tool adalah suatu sub unit alat tekan dengan penggabungan dua atau lebih yang terpisah sendiri-sendiri yang sejalur pemakaian, yaitu seperti beberapa perbedaaan komponen atau operasi produksi dalam satu langkah penekanan. Untuk itu pada satu alat memungkinkan untuk operasi yang berbeda antara cutting dan forming, blanking dengan shaving atau piercing dengan shaving dan lain-lain. Pada umumnya pada group tool proses operasi kerja tidak lebih dari dua operasi dalam satu die set. Untuk lebih jelasnya lihat gambar dibawah:
Gambar 2.19 Group Tool
1. Kelebihan Group Tool :
a. Dapat digunakan untuk dua atau lebih operasi dalam satu proses penekanan
2. Kekurangan Group Tool :
a. Tidak bisa untuk memproduksi produk yang rumit b. Kecepatan setting antara benda kerja tidak sama
2.4 Bagian-Bagian Press Tool
Bagian utama dari press tool dapat dilihat seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini :
1. Pelat bawah (Bottom Plate)
Bottom plate adalah dudukan die (matres) dan guide pillar (pilar pengarah). Pelat dasar pada umumnya digunakan sebagai dudukan pillar pengarah dan juga sebagai pendukung dari matres. Bahan pelat dasar biasanya dibuat dari besi tuang atau baja lunak.
Gambar 2.21 Pelat bawah
2. Die
Die merupakan bagian perempuan dari press tool yang membatasi atau mengelilingi punch dan dipasang pada plat bawah atau plat atas dari punch. Bahan die sama dengan bahan punch dan dikeraskan sampai 60-62 HRC.
Gambar 2.22 Die
3. Pelepas (Stripper)
Fungsi stripper ini diantaranya adalah untuk menahan dan memisahkan benda kerja agar tidak menempel atau terangkat oleh punch saat terjadinya penekanan, juga untuk menjaga agar posisi penekanan tidak berubah. Dilihat dari segi pemasangannnya, stripper dapat dibagai dua:
a. Stripper Tetap (Fixed Stripper)
Stripper ini dipasang pada die dan diikat dengan baut pena. Pada kontruksi press tool yang tidak menggunakan tiang pengarah, stripper ini juga berfungsi sebagai punch.
b. Stripper Bergerak (Movable Stripper)
Dipasang pada plat dimana terdapat punch, dengan menggunakan poros pengarah dan pegas. Stripper bergerak sepanjang poros pengarah, pegas digunakan untuk mengembalikan stripper ke posisi normal setelah proses penekanan.
Secara umum penggunaan stripper dimaksudkan untuk :
a. Mencegah material bergerak saat operasi pengerjaan berlangsung. b. Mencegah melengkungnya material sewaktu punch bergerak turun
kebawah.
c. Mencegah material yang terbentuk menempel setelah pengerjaan dilakukan.
4. Punch (Stempel atau Penembus)
Punch merupakan bagian laki-laki atau penembus plat. Punch dipasang pada plat atas (top plate) atau pada plat bawah (bottom plate). Fungsi dari punch ini adalah sebagai pisau pemotong (cutting) juga sebagai penekan pembengkok (forming tool). Bahan punch umumnya baja karbon tinggi yang dikeraskan sampai 60-62 HRC.
Gambar 2.24 Punch
5. Plat Pemegang Punch (Punch Holder Plate)
Plat pemegang punch digunakan sebagai pemegang punch yang dipasangkan tetap pada plat atas. Bahan yang biasa digunakan adalah baja lunak, seperti ST37 dan ST42.
6. Plat Atas (Top Plate)
Merupakan plat bergerak, karena dihubungkan langsung dengan mesin. Umumnya pada plat atas dipasang punch kecuali pada inverted die, sebagai poros pemegang (shank) dan juga sebagai dudukan pillar dan bush pengarah. Bahan yang biasa digunakan untuk plat atas ini adalah dari jenis baja tuang atau baja lunak.
Gambar 2.26 Pelat Atas
7. Poros Pemegang (Shank)
Poros pemegang biasanya berfungsi sebagai pemegang kontruksi press tool bagian atas. Poros pemegang diikatkan pada plat atas dan ujungnya yang lain dipasang pada rem mesin press. Bahan yang digunakan untuk poros pemegang ini biasanya dari baja lunak.
8. Plat Penekan (Pressure Plate)
Plat penekan digunakan untuk menahan tekanan balik dari punch untuk menghindari cacat dari plat atas. Plat penekan biasanya dibuat dari baja paduan rendah yang dikeraskan.
Gambar 2.28 Pelat Penekan
9. Tiang Pengarah (Guide Pillar)
Tiang pengarah digunakan untuk pasangan antara plat atas dan plat dasar untuk mendapatkan ketepatan suaian. Bahan tiang pengarah biasanya dibuat dari baja karbon tinggi yang dikeraskan.
Gambar 2.29 Guide Pillar
10. Sarung Pengarah (Guide Bush)
Sarung pengarah digunakan untuk pasangan plat atas dan plat bawah untuk mendapatkan pasangan. Bahannya terbuat dari kuningan.
Disamping yang terdapat dalam gambar diatas masih terdapat alat-alat lain yang membantu dalam proses terjadinya produk, antara lain:
a. Strip Guide
Berfungsi untuk membimbing plat agar tidak keluar dari jalur selama proses penekanan berlangsung. Strip guide dari bahan baja campuran sedang yang dikeraskan.
b. Pin Stop
Pin stop adalah pena pembatas panjang langkah, yang biasanya dipakai pada kontruksi progressive tool, dan ditempatkan pada lubang pemotongan sebelumnya.
2.5 Dasar Perhitungan Pada Press Tool 2.5.1 Dasar Perhitungan Bentangan
Gambar 2.31 Perhitungan Bentangan
Panjang total bentangan (B) dapat dihitung dengan rumus :
Dimana :
𝑏 = 𝑑 = (𝑟 + 𝑥).2𝜋𝛼
3600 r1 = r2
𝑎 = 𝑒 = 𝐿 − (𝑟 + 𝑠) 𝑐 = 𝑃 − 2 (𝑟 + 𝑠)
Besarnya harga x tergantung pada perbandingan tebal (s) dengan radius permukaan (r) plat.
r < 2 s ... x = 0,33 s r = 2 s – 4 s ... x = 0,40 s r > 4 s ... x = 0,50 s B = a + b + c + d + e
2.5.2 Perhitungan Gaya
Dalam perencanaan ini dibutuhkan perhitungan dasar untuk mencari gaya dengan mengunakan persamaan tertentu.
1. Gaya Pierching, Norching dan Blanking
Untuk menghitung gaya pierching, norching dan blanking dapat digunakan rumus dibawah ini :
F =
τ
× A dimana :τ
= σt × 0.8 A = U × t Maka, F= 0.8×σt×U× t ...(2.1) Keterangan :U = panjang sisi potong (mm) t = tebal material proses (mm) σt = tegangan tarik bahan (N/mm2)
F = gaya (N)
A = luas bidang (mm2)
2. Perhitungan Gaya Deep Drawing
Persamaan untuk menghitung gaya bending pada punch adalah: F bending = ((2.P) x (2.L)) x t x 𝝈t x ( 𝑳𝒐 𝑳𝒊 x K) ………....(2.2) Keterangan : P = Panjang Punch (mm) L = Lebar Punch (mm) t = Tebal plat (mm) σt = Tegangan Tarik (N/mm2)
Lo = Panjang Sebelum Penekukan (mm) Li = Panjang Setelah penekukan (mm) K = Faktor Koreksi
Untuk mendapatkan harga faktor koreksi (𝑎) dapat dilihat pada tabel faktor koreksi berikut.
Tabel 2.2 Faktor Koreksi
𝒎 𝜷 𝜶 0,50 2 1 0,55 1,82 0,9 0,60 1,67 0,8 0,65 1,54 0,7 0,70 1,43 0,6 0,75 1,33 0,5 0,80 1,25 0,4 0,85 1,18 0,3 0,90 1,11 0,2 0,95 1,05 0,17
3. Gaya Bending
Untuk menentukan gaya pembentukan atau deep drawing dapat digunakan rumus dibawah ini :
F=U×t×𝝉𝒃× a ...………(2.3)
Keterangan :
𝑈 = Panjang sisi potong (mm) 𝑡 = Tebal plat (mm)
𝜏𝑏= Tegangan tarik (N/mm²)
𝑎 = Faktor koreksi 𝑚 = 𝑫
𝒅𝑩
𝑑𝐵= Diameter luas setelah penarikan. 𝐷 = Diameter bentangan.
4. Gaya Pegas Stripper
Menentukan gaya stripper yang bekerja pada press tool yang digunakan, tergantung pada berapa gaya total yang bekerja. Maka persamaan untuk menentukan gaya pegas stripper adalah sebagai berikut: Fps = (5-20%) x F total …….………...(2.4)
Keterangan :
Fps = gaya pegas stripper (N)
5. Perhitungan Gaya Buckling
Batang punch yang ramping cendrung untuk melengkung dan akibatnya akan timbul momen. Gejala seperti ini disebut buckling. Besar gaya buckling dapat ditentukan dengan persamaan:
Fb = E × I min × π2 ………...…….(2.5) L2
Keterangan:
Fb = gaya buckling (N)
E = modulus elastisitas (N/mm2) I min = momen inersia (mm) L = panjang punch (mm)
2.5.3 Perhitungan Dimensi
1. Panjang Punch Masksimal
Dalam menentukan panjang punch maksimal dapat dipakai punch yang memiliki diameter terkecil/yang paling kritis.
L = √𝝅𝟐. 𝑬. 𝑳
𝑭 ..………...….(2.6) Keterangan :
L maks = panjang punch maksimal (mm)
E = Modulus elastisitas (N/mm2) I = momen inersia bahan (mm4)
2. Tebal Dies
Persamaan untuk mencari tebal dies adalah:
H = √𝑭 𝒕𝒐𝒕 𝒈 𝟑 ………...……..(2.7) Keterangan : H = tebal dies (mm) g = gravitasi bumi (9.81 m/s2) F = gaya total (N)
3. Rumus Titik Berat Gaya
X = ΣFi × xi ………...……….…(2.8) ΣFi
Y = ΣFi × yi ………..…………...…(2.9) ΣFi
Keterangan:
X = titik berat terhadap sumbu x Y = titik berat terhadap sumbu Y Xi = titik berat ke-i terhadap sumbu x Yi = titik berat ke-i terhadap sumbu y F = Gaya yang bekerja (N)
4. Perhitungan Pelat Atas dan Pelat Bawah
Pada pelat atas akan terjadi tegangan bengkok yang diakibatkan gaya-gaya reaksi dari punch, maka dapat menggunakan persamaan:
h = √𝟔. 𝑴𝒃 𝒎𝒂𝒌𝒔
𝒃. 𝝈𝒕 ………...…...…(2.10) dimana, σt = σt / v
Keterangan :
H = tebal pelat (mm)
Mb = momen bengkok maksimum (Nmm) b = panjang pelat atas yang direncanakan (mm) σt = tegangan tarik izin (N/mm2)
v = faktor keamanan
5. Perhitungan Kedalaman Sisi Potong
Persamaan untuk menentukan kedalaman sisi potong adalah: H = 3 × s ……...……….………(2.11) Keterangan:
H = kedalaman kelonggaran (mm) s = tebal pelat (mm)
6. Perhitungan Diameter Pillar
Pada perencanaan ini diameter pilar dihitung agar tidak terjadi bengkok, karena pelat atas dan pelat bawah kemungkinan presisi sehingga akan terjadi kelengkungan sewaktu pengerjaan berlangsung. Diameter pilar dapat dihitung dengan persamaan berikut:
D = √𝟒 × 𝑭𝒈𝒑
𝝅 × 𝝈𝒕 ……….………...…(2.12) Dimana, Fgp = Ft / n
𝜎𝑡 = bahan faktor keamanan
Keterangan: Fgp= gaya pegas (N) Ft = gaya total (N) n = jumlah pillar D = diameter pillar (mm) 7. Kelonggaran (Clearance)
Setiap operasi pemotongan yang dilakukan punch dan dies selalu ada nilai kelonggaran yang diambil.
Untuk tebal pelat (s) ≤ 3 mm:
Us = C × S × √𝝉𝒈 ...(2.13) Keterangan:
Us = kelonggaran tiap sisi (mm) C = faktor kerja (0.005 – 0.025) S = tebal pelat (mm)
h b h b 2.5.4 Momen Inersia
Momen inersia suatu benda terhadap suatu garis atau titik adalah massa dikalikan dengan kuadrat jaraknya. Untuk penampang, momen inersianya adalah luas penampang dikalikan kuadrat jaraknya. Perhitungan momen inersia untuk beberapa penampang dapat dilihat sebagai berikut: a) Momen inersia untuk penampang persegi panjang
Momen inersia di sumbu x
Ix = b × h3 ...(2.14) 12
Momen inersia di sumbu y
Iy = b × h3 ...(2.15) 12
Keterangan:
b = lebar penampang (mm) h = tinggi penampang (mm)
Ix = momen inersia di sumbu x (mm4) Iy = momen inersia di sumbu y (mm4) b) Momen inersia untuk penampang persegi
6 4 d Ix/y = b4 ...(2.16) 12 Keterangan:
b=h = tinggi dan lebar penampang (mm) Ix/y = momen inersi di sumbu x/y (mm4)
c) Momen inersia untuk penampang lingkaran
Momen inersia di x sama dengan momen inersia di y, maka :
Ix = Iy = π × d4 ...(2.17) 64
Keterangan:
Ix/y = momen inersia di sumbu x/y (mm4) d = diameter (mm)
d) Momen inersia untuk penampang pipa
Ix = Iy = π (Di4 – d 04) ...(2.18) Keterangan: Di = diameter luar (mm) d0 = diameter dalam (mm)
Ix/y = momen inersia di sumbu x/y (mm4)
0
D i
2.5.5 Momen Tahanan Bengkok
a) Momen tahanan bengkok untuk penampang persegi panjang
Wb = b × h2 ...(2.19) 6
Keterangan:
Wb = momen tahahan bengkok (mm3) b = lebar penampang (mm)
h = tinggi penampang (mm)
b) Momen tahanan bengkok untuk penampang persegi
Wb = b3 ...(2.20) 6
Keterangan:
b = h = panjang dan lebar penampang (mm) Wb = momen tahanan bengkok (mm3)
c) Momen tahanan bengkok untuk penampang lingkaran
Wb = π × d3 ...(2.21) 32
Keterangan:
Wb = momen tahanan bengkok (mm3) d = diameter penampang (mm)
d) Momen tahanan bengkok untuk penampang pipa
Wb = π (Di4 × do4) ...(2.22) 32
Keterangan:
Wb = momen tahanan bengkok (mm3)
do = diameter dalam penampang (mm)
2.5.6 Perhitungan Titik Berat Gaya 1. Untuk sumbu 𝑿, 𝑿 = 𝑼𝒂𝑿𝒂 +𝑼𝒃𝑿𝒃 +𝑼𝒄𝑿𝒄 …..+𝑼𝒏𝑿𝒏 𝑼𝒂 +𝑼𝒃+𝑼𝒄…..+𝑼𝒏 ………..……….…(2.23) 2. Untuk sumbu 𝒀, 𝒀 = 𝑼𝒂𝒀𝒂 +𝑼𝒃𝒀𝒃 +𝑼𝒄𝒀𝒄 …..+𝑼𝒏𝒀𝒏 𝑼𝒂 +𝑼𝒃+𝑼𝒄…..+𝑼𝒏 ………..……….………(2.24) Keterangan :
𝑋 = Jarak pusat gaya terhadap sumbu X (mm) 𝑌 = Jarak pusat gaya terhadap sumbu Y (mm) 3. Titik Berat Garis Lengkung
𝒙 = 𝒓. 𝐬𝐢𝐧 𝒂
𝒂 ………(2.25)
𝒚 = 𝒓. 𝐬𝐢𝐧 𝒂
𝒂 ……….……(2.26)
Keterangan :
𝑦 = Jarak dari sumbu x ke titik berat (mm) 𝑥 = Jarak dari sumbu y ke titik berat (mm) 𝑟 = Jari-jari garis lengkung (mm)
2.5.7 Perhitungan Gaya Plat Atas
Plat atas merupakan tempat menempelnya plat dudukan stempel, dan bagian yang saling menempel perlu di gerinda agar permukaan rata. Plat atas akan menerima beban dari proses pemotongan. Dalam perencanaan ini tebal plat berpedoman pada momen bengkok.
Untuk menghitung momen bengkok ditinjau pada gaya sebelah kiri shank. 𝑚𝐵= 𝐹. 𝐿 Maka: 𝑴𝒃 = 𝑭𝟏𝑳𝟏+ 𝑭𝟐𝑳𝟐+ 𝑭𝟑𝑳𝟑+ ⋯ + 𝑭𝑵𝑳𝑵 ……….………(2.27) 𝑾𝒃 = 𝒃 . 𝒉² 𝟔 ……….……….……(2.28) Maka: 𝝈𝒃= 𝑴𝒃 𝑾𝒃 ………..…………(2.29) Keterangan: 𝜎𝑏 = Tegangan bengkok (N/mm²) 𝑀𝑏= Momen bengkok (N/mm²)
𝑊𝑏= Momen tahanan bengkok (Nmm) F = Gaya (N)
L = Jarak (mm)
b = Lebar penampang (mm) h = Tinggi penampang (mm)
2.6 Komponen Pendukung
Komponen pendukung atau yang biasa dikenal elemen mesin adalah bagian-bagian dari suatu konstruksi mesin yang mempunyai bentuk serta fungsi sendiri, seperti baut-mur, pena, poros, dan sebagainya.
Pertimbangan dalam pemilihan elemen mesin harus benar-benar sesuai dengan kebutuhan dan juga praktis, selain itu harus memperhatikan faktor biaya yang ekonomis. Beberapa komponen pendukung yang digunakan dalam pembuatani press tool antara lain:
2.6.1 Baut
Baut Pengikat, digunakan untuk mengikat dua komponen atau lebih, dengan / tanpa menahan gaya. Baut yang digunakan pada konstruksi press tool ini adalah baut inbus.
2.6.2 Ulir
Jenis ulir untuk baut pengikat yang digunakan pada tool ini adalah ulir ISO Metrik normal. Bentuk dan ukuran geometrik profil ulir ISO Metrik normal.
Gambar 2.34 Profil ulir ISO Metrik Normal
Keterangan: H = 0,866 P H1 = 0,541 P h3 = 0,613 P
2.6.3 Pena
Pena merupakan elemen penghubung dua komponen atau lebih yang sifatnya semi permanen. Pena penepat berfungsi untuk menepatkan posisi satu bagian konstruksi terhadap bagian konstruksi yang lain.
2.6.4 Pegas
Pegas merupakan elemen yang digunakan untuk memberikan aksi- reaksi terhadap beban yang terjadi. Beberapa fungsi pegas adalah sebagai berikut:
1. Pengarah balik, seperti pada pegas katup atau batang pengendali. 2. Pendistribusian gaya, contohnya pada pembebanan roda dari
kendaraan, pada penapakan dari kursi dan landasan mesin. 3. Pembatasan gaya, seperti pada pengepresan.
4. Pengaturan, seperti pada katup pengatur.
Gambar 2.36 Beberapa jenis pegas berdasarkan pembebanannya
Keterangan :
a. Pegas tekan atau kompresi,
b. Pegas tarik,
c. Pegas puntir,
d. Pegas volut,
e. Pegas daun,
f. Pegas piring paralel dan seri,
h. Pegas batang puntir.
2.6.5 Bahan Pegas
Pegas untuk pemakaian umum dengan diameter kawat hingga 9,2mm biasanya dibuat dari kawat tarik keras yang dibentuk dingin, atau kawat yang distemper dengan minyak. Untuk diameter kawat yang lebih besar dari 9,2mm dibuat dari batang rol yang dibentuk panas. Pada pegas yang terbuat dari kawat tarik keras, tidak dilakukan perlakuan panas setelah dibentuk menjadi pegas.
Di antara kawat tarik keras yang bermutu tinggi adalah kawat untuk alat musik atau kawat piano (SWP). Kawat baja keras (SW) dengan mutu lebih rendah daripada kawat musik dipakai untuk tegangan rendah atau beban statis. Harganya jauh lebih rendah daripada kawat musik.
Kawat yang ditemper dalam minyak diberikan perlakuan panas pada waktu proses pembuatan kawat berlangsung untuk memperolah sifat fisik yang ditentukan, atau digulung dalam keadaan lunak lalu diberi perlakuan. Pegas dari bahan ini agak mahal harganya.
Baja tahan karat (SUS) dipakai untuk keadaan lingkungan yang korosif. Terdapat dalam ukuran diameter kecil dan harganya sangat mahal. Perunggu fosfor (PBW) merupakan bahan yang anti magnit dan mempunyai daya konduksi listrik yang baik.
2.7 Proses Perlakuan Panas (Heat treatment)
Heat treatment adalah proses pemanasan dan pendinginan logam untuk mendapatkan sifat-sifat tertentu dalam batas kemampuannya. Tujuan dari heat treatment adalah untuk meningkatkan keuletan material logam, menghilangkan tegangan, meningkatkan kekerasan dan mengubah komposisi kimia dari logam.
Proses pengerasan adalah proses perlakuan panas yang diterapkan untuk menghasilkan benda kerja yang memiliki kekerasan yang lebih dari sebelumnya, tahapan pekerjaan yang harus dilakukan sebelum proses pengerasan yaitu:
1. Benda kerja harus dibersihkan terlebih dahulu dari terak dan oli.
2. Benda kerja harus ditempatkan pada fixture atau diikat dengan kawat sebelum diletakkan didalam tungku.
3. Benda kerja harus mempunyai struktur yang homogen dan halus agar tidak terjadi distorsi dan retak pada saat dipanaskan ataupun didinginkan.
Proses perlakuan panas secara umum terdiri dari:
2.7.1 Hardening
Proses memanaskan baja sampai ke temperatur pengerasannya (temperatur austenisasi), material yang dikeraskan ini adalah amutit besarnya temperature pengerasan (temperature austenisasi) yaitu antara 780oC sampai 820oC (bohler high grade steels), lamanya pemanasan pada temperature pengerasan bergantung pada jenis baja dan dimensi benda.
2.7.2 Holding Time
Holding time dilakukan untuk mendapatkan kekerasan maksimum dari suatu bahan pada proses hardening dengan menahan pada temperatur pengerasan untuk memperoleh pemanasan yang homogen sehingga struktur austenitnya homogen atau terjadi kelarutan karbida ke dalam austenit dan difusi karbon dan unsur paduannya. Pedoman untuk menentukan holding time dari berbagai jenis baja:
1. Baja Konstruksi dari Baja Karbon dan Baja Paduan Rendah Baja yang mengandung karbida yang mudah larut, diperlukan holding time yang singkat, 5-15 menit setelah mencapai temperatur pemanasannya dianggap sudah memadai. Baja Konstruksi dari baja paduan menengah dianjurkan menggunakan holding time 15-25 menit, tidak tergantung ukuran benda kerja.
2. Low Alloy Tool Steel
Memerlukan holding time yang tepat, agar kekerasan yang diinginkan dapat tercapai. Dianjurkan menggunakan 0,5 menit per milimeter tebal benda, atau 10 sampai 30 menit.
3. High Alloy Chrome Steel
Membutuhkan holding time yang paling panjang di antara semua baja perkakas, juga tergantung pada temperatur pemanasannya.juga diperlukan kombinasi temperatur dan holding time yang tepat. Biasanya dianjurkan menggunakan 0,5 menit per milimeter tebal benda dengan minimum 10 menit, maksimum 1 jam.
4. Hot-Work Tool Steel
Mengandung karbida yang sulit larut, baru akan larut pada 10000C. Pada temperatur ini kemungkinan terjadinya pertumbuhan butir sangat besar, karena itu holding time harus dibatasi, 15 - 30 menit.5. 5. High Speed Steel
Memerlukan temperatur pemanasan yang sangat tinggi, 1200-1300 0
C. Untuk mencegah terjadinya pertumbuhan butir holding time diambil hanya beberapa menit saja.
2.7.3 Quenching
Benda atau yang telah dipanaskan dan ditahan pada temperatur pengerasannya dalam jangka waktu tertentu akan didinginkan dengan cepat agar diperoleh struktur martensit yang keras. Laju pendinginan harus dikontrol dengan cermat agar pembentukan fasa-fasa yang diinginkan dapat tercapai. Sifat yang ingin diperoleh dari benda yang diproses tergantung dari metoda atau cara pendinginannya.
Cara – cara pendinginan adalah sebagai berikut :
1. Pendinginan langsung ( Direct quenching )
2. Austempering
3. Martempering
4. Pendinginan yang ditunda ( Delay quenching )
Proses pencelupan benda kerja kedalam media pendingin dengan memvariasikan media pendinginan maka laju pendinginan akan berubah sehingga struktur mikro yang diperoleh akan berbeda, pendinginan yang
cepat dapat menghasilkan material yang keras dengan struktur martensit dan pendinginan yang lambat dapat menghasilkan material yang lunak dengan struktur perlit atau bainite.
Media pendinginan yang digunakan tergantung komposisi kimia baja yang diproses, kekerasan yang akan dicapai, besarnya distorsi yang diijinkan dan kompleksitas bentuk benda. Medium pendinginan yang umumnya digunakan adalah air, oli, brine, garam cair dan udara.
1. Pendinginan Dengan Medium Air
Air sering digunakan sebagai medium pendinginan terutama untuk mengeraskan baja dengan mampu keras yang rendah seperti baja-baja karbon, beberapa jenis baja paduan rendah, logam-logam non-ferro dan baja tahan karat.
Kelebihan air adalah air relative murah, mudah diperoleh dan memiliki kemampuan mendinginkan yang baik dalam kondisi sebagai uap maupun mendidih sehingga sangat bermanfaat juga untuk mengeraskan baja-baja yang sudah mengalami proses karburasi
Kerugian pendinginan menggunakan air adalah adanya penurunan yang tajam dari kapasitas pendinginan pada rentang temperatur yang tinggi yang akan terbentuknya selimut uap air yang dapat menghasilkan pengerasan yang tidak seragam dan distribusi tegangan yang tidak homogen sehingga dapat menyebabkan distorsi, retak atau daerah-daerah lunak.
2. Pendinginan Dengan Medium Oli
Dengan menggunakan formula dan pencampuran yang cermat oli dapat digunakan sebagai medium pendinginan. Keuntungan medium oli yaitu laju pendinginan dapat dikontrol sehingga dihasilkan karakteristik pendinginan yang homogen, efisiensi pendinginan dari oli beberapa kali lebih rendah dari air dikarenakan panas spesifik,dan konduktivitas termal dari oli lebih rendah dari pada air.
2.7.4 Tempering
Baja yang telah mengalami proses pengerasan mempunyai sifat sangat keras tetapi getas karena terbentuknya struktur martensit, untuk menurunkan sifat getas dilakukan proses tempering.
Proses temper merupakan proses pemanasan kembali pada temperature 100oC-600oC dilanjutkan dengan pendinginan lambat di udara terbuka, sehingga akan menaikkan ketangguhan dan sedikit menurunkan kekerasan.
Part-part yang dikeraskan diantaranya: a. Punch cutting
Material : DF 2
Kekerasan : 62 HRC
Stress relieving temp : 6500C Hardening temp : 780-8200C Media pendinginan : Oli
Tempering temp : 2000C b. Dies
Material : ST 60
Kekerasan : 62 HRC
Stress relieving temp : 6500C Hardening temp : 780-8200C Media pendinginan : Oli
51
METODOLOGI PERANCANGAN
3.1 Diagram Alir
Metoda penelitian yang dilakukan pada tugas akhir ini dapat dinyatakan dalam diagram alir yaitu:
Gambar 3.1 Diagram Alir
Mulai
Menentukan desain dan dimensi produk
Tentukan layout press tool
Perancangan konstruksi press tool dan perhitungan
Memenuhi syarat ?
Mensimulasikan Menggunakan Solidworks
Lakukan Analisa
Penarikan Kesimpulan
Selesai Ya Tidak
3.2 Lokasi dan Waktu Pembuatan Tugas Akhir
Proses pelaksanaan tugas akhir ini penulis mengambil tempat penelitian di kampus Politeknik Negeri Padang dan kediaman penulis dengan waktu antara Mei 2017 hingga September 2017.
3.3 Menentukan Desain dan Dimensi Produk
Sebelum melakukan perancangan press tool, terlebih dahulu ditentukan desain dari produk yang akan dibuat. Desain yang direncanakan haruslah lebih efisien dalam pembuatannya, material dan dimensi produk yang sesuai, tetapi desain tersebut tidak menghilangkan fungsi dari produk itu sendiri.
Gambar 3.2 Desain Produk
3.4 Menentukan Layout
Setelah ditentukan desain dan dimensi produk, langkah selanjutnya adalah menentukan layout. Layout haruslah dibuat se simple mungkin agar didapatkan efisiensi dalam pembuatan produk hingga waktu yang dibutuhkan untuk pembuatan produk menjadi lebih singkat.
3.5 Menentukan Perancangan Kontruksi Press Tool dan Perhitungan Press tool yang dirancang menggunakan sistem progressive tool. Progressive tool merupakan press tool yang mempunyai lebih dari satu langkah operasi pada jalur yang sama, dengan operasi yang berbeda pada tiap-tiap langkah dari masing-masing bagian. Operasi dapat berupa proses pemotongan atau pembentukan.
Pada saat merencanakan konsep press tool, yang harus dilakukan sebelumnnya yaitu menentukan langkah-langkah yang akan digunakan dalam perhitungan, hal tersebut sangat menentukan proses analisa selanjutnya. Langkah-langkah tersebut meliputi:
1. Menentukan dimensi dan bentangan produk.
2. Setelah diketahui dimensi dan bentangan, langkah selanjutnya adalah membuat perencanaan layout kerja.
3. Selanjutnya adalah menghitung gaya yang bekerja pada press tool yang diantaranya merupakan gaya potong, gaya bending dan gaya pembentukan pada masing-masing punch yang digunakan.
4. Kemudian mencari titik berat masing-masing punch dan titik berat gabungan berdasarkan gaya yang didapat.
5. Selanjutnya merupakan perhitungan dalam menentukan dimensi press tool dan komponen-komponen pendukung lainnya.
6. Langkah terakhir yaitu merencanakan sambungan baut dan bagian pendukung.
3.6 Mensimulasikan Press Tool
Tujuan dari dibuatnya simulasi adalah untuk mendapatkan bentuk visual dari cara kerja press tool sebelum dibuat hasil jadi press tool tersebut. Untuk mensimulasikan press tool digunakan software simulasi solidworks premium 2015 dengan tambahan plugin Logopress SP3 2015. Langkah-langkah dalam pembuatan simulasi press tool adalah sebagai berikut : 1. Membuat station tiap proses pada press tool
2. Membuat layout menggunakan menu create/edit a strip layout
Gambar 3.4 Membuat Layout
3. Membuat tiap punch
4. Membuat konstruksi press tool
Gambar 3.6 Membuat Konstruksi
5. Mensimulasikan press tool dengan menu tool animation
3.7 Analisa
Setelah pembuatan simulasi dari press tool, dilakukan analisa pada hasil bentukan produk dan punch menggunakan Software Solidworks Premium Simulation Analysis 2015. Parameter yang di analisa adalah tegangan, regangan dan gaya buckling yang terjadi pada produk dan punch yang paling kritis.
58
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Perencanaan Dimensi Benda Kerja
Dimensi dari produk yang akan dibuat pada perencanaan press tool part support dongkrak adalah sebagai berikut:
4.2 Analisa Desain Produk
Sebelum lanjut ke pembuatan produk part support menggunakan press tool, terlebih dahulu dilakukan proses analisa beban statis pada produk karena produk berfungsi sebagai landasan penumpu beban pertama pada dongkrak. Indikator analisa adalah berdasarkan variasi tebal plat dengan beban maksimal 2 ton. Bahan produk adalah pelat ST 37 dengan data material sebagai berikut:
1. Modulus Elastisitas : 210.000 N/mm2
2. Kuat Tarik (Tensile Strenght) : 370 N/mm2 3. Kuat Luluh (Yield Strenght) : 235 N/mm2 4. Tegangan Potong : 296 N/mm2
4.2.1 Analisa Beban Statis Pelat Ketebalan 1 mm
Indikator yang akan dianalisa pada analisa beban statis adalah tegangan, deformasi dan regangan yang terjadi pada produk apabila diberi beban. Berikut adalah hasil analisa beban statis produk dengan ketebalan sebesar 1 mm, dapat dilihat seperti gambar dibawah ini:
Gambar 4.3 Regangan Pelat Ketebalan 1 mm
Gambar 4.4 Deformasi Pelat Ketebalan 1 mm
Berdasarkan analisa beban statis pada produk tebal 1 mm dengan bantuan software solidworks simulation analysis didapatkan data bahwa, tegangan maksimum yang terjadi pada produk adalah 1251 N/mm2, regangan maksimum 0,00279 dan deformasi maksimum 0,540 mm.
4.2.2 Analisa Beban Statis Pelat Ketebalan 2 mm
Berikut adalah hasil analisa beban statis produk dengan ketebalan sebesar 2 mm, dapat dilihat seperti gambar dibawah ini:
Gambar 4.5 Tegangan Pelat Ketebalan 2 mm
Gambar 4.7 Deformasi Pelat Ketebalan 2 mm
Berdasarkan analisa beban statis pada produk dengan ketebalan 2 mm didapatkan data bahwa, tegangan maksimum yang terjadi pada produk adalah 379 N/mm2, regangan maksimum 0,00121 dan deformasi maksimum 0,097 mm.
4.2.3 Analisa Beban Statis Pelat Ketebalan 3 mm
Berikut adalah hasil analisa beban statis produk dengan ketebalan sebesar 3 mm, dapat dilihat seperti gambar dibawah ini:
Gambar 4.9 Regangan Pelat Ketebalan 3 mm
Gambar 4.10 Deformasi Pelat Ketebalan 3 mm
Berdasarkan analisa beban statis pada produk dengan ketebalan 3 mm didapatkan data bahwa, tegangan maksimum yang terjadi pada produk adalah 191 N/mm2, regangan maksimum 0,0006 dan deformasi maksimum 0,087 mm.
Tabel 4.1 Data Tegangan, Regangan dan Deformasi Produk
Tegangan (N/mm2) Regangan Deformasi (mm) Ketebalan Pelat 1 mm 1251 0,00279 0,540
Ketebalan Pelat 2 mm 379 0,00121 0,097 Ketebalan Pelat 3 mm 191 0,0006 0,087
Berdasarkan data dari analisa beban statis produk dengan bahan ST 37 dan dengan pemberian beban sebesar 2 ton, didapatkan bahwa tebal pelat yang digunakan untuk pembuatan part support dongkrak adalah pelat dengan ketebalan 3 mm. Pelat dengan ketebalan 3 mm memiliki tegangan maksimum sebesar 191 N/mm2, dimana tegangan maksimum yang terjadi pada produk tidak melebihi yield strenght bahan. Dikarenakan oleh itu, maka produk masih bermain di deformasi elastis apabila diberi pembebanan, sehingga produk dengan ketebalan 3 mm aman untuk digunakan sebagai penumpu beban utama dongkrak dan produk bisa dilanjutkan pembuatan dengan menggunakan press tool.
4.3 Perencanaan Perhitungan Bentangan
Perencanaan luas bentangan dari satu buah produk yang dihasilkan untuk sebagai part support pada dongkrak pantograph atau dongkrak gunting adalah sebagi berikut:
Gambar 4.11 Perencanaan Luas Bentangan B = L1 + Lb1 + L2 + Lb2 + L3 Dimana : L1 = 40 mm – (r + s) = 40 – (3 + 3) = 40 mm – 6 mm = 36 mm Diket: r < 2.s Maka: x = 0.33 x s = 0.33 x 3 x = 0.99
Lb1 = (r + x) 2 𝜋 𝑥 𝑎 3600
= (3 mm + 0,99 mm) x 2 𝜋 𝑥 90 3600
= 6.26 mm L2 = 30 mm – (r + s)2 = 30 mm – ((3 mm + 3 mm) x 2)) = 30 mm – (6 mm x 2) = 30 mm – 12 mm = 18 mm Lb2 = Lb1 L3 = L1
Jadi perencanaan luas bentangan plat strip yang digunakan adalah B = L1 + Lb1 + L2 + Lb2 + L3
4.4 Perencanaan Lay-out
Keterangan Layout:
1. Punch 1 : Trim Stopper 2. Punch 2 : Pierching 3. Punch 3 : Pierching 4. Punch 4 : Notching 5. Punch 5 : Notching 6. Punch 6 : Pierching 7. Punch 7 : Pierching 8. Punch 8 : Bending 9. Punch 9 : Bending 10. Punch 10 : Parting
11. Punch 11 : Deep Drawing
4.5 Perhitungan Gaya Press Tool
Pada bagian ini akan dibahas mengenai perencanaan gaya yang bekerja pada proses kerja press tool. Disini terlihat bentuk dan dimensi dari penampang masing-masing punch. Gaya yang bekerja antara lain gaya potong dan bending. Adapun penjelasannya adalah sebagai berikut :
4.5.1 Gaya Potong dan Gaya Bending
Dalam perhitungan gaya potong dan gaya bending suatu benda dipengaruhi oleh tegangan tarik dan tegangan potong dari bahan benda kerja tersebut. Pada perencanaan ini bahan benda kerja terbuat dari bahan ST 37 Rumus yang dipakai dalam menghitung gaya potong yaitu :
1. Gaya Potong Fp = 0,8 × σt × U × t
Dimana :
Fp = Gaya potong (N) T = Tebal plat (mm)
U = Keliling sisi potong (mm) σt = Tegangan Tarik (N/mm2)
a. Punch 1 untuk trim stopper Dimana : U = P + L U = 30 mm + 3 mm U = 33 mm Maka: Fp1 = 0,8 × σt × U × t = 0,8 x 370 N/mm2 x 33 mm x 3 mm Fp1 = 29304 N
b. Punch 2, punch 3, punch 6,dan punch 7 untuk proses pierching
Dimana : U = π x d U = π x 8 mm U = 25,12 mm
