commit to user
i
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN DIES
AVOR WASTAFEL
PROYEK AKHIR
Diajukanuntukmemenuhipersyaratanguna
MemperolehgelarAhliMadya( A.Md )
Program Studi DIII TeknikMesin
Disusunoleh :
YOHANES DE BRITO CHRISTIAN D.J ( I 8108032 )
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK MESIN PRODUKSI FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
commit to user
commit to user
commit to user
iv
MOTTO
BerdoadanberusahalahsemaksimalmungkindanbiarkanTuhanyang menentukan.
Janganterlalubanggadenganketenaran “ di ataslangitmasihadalangit “
Sopo nandurbakalngunduh.
commit to user
v
PERSEMBAHAN
Sebuahhasilkarya yang kami buat demi menggapai demi sebuahcita-cita, yang
inginsayapersembahkankepada :
Ayah danbundatercinta yang selamainitelah memberimotivasiserta rasa
kasihsayangnya.
Dosenpengampu yang telahmemberikanbimbingandan saran
dalampelaksanaandanpenyusunanlaporanini.
BapakBagusselakukepalabengkel yang telahbanyakmembantupembuatan
dies
avorwastafel.
Rekan-rekanmahasiswa yang telahbanyak member
commit to user
vi
ABTRAK
Rancangbangunpunching toolpembuatdies
avorwastafeldibuatsebagaisaranapembelajarandalammerealisasikan proses produksi.
Ide pembuatanpunching tooldies
avorwastafeldiperolehsetelahmelakukanpencarianinformasi. Banyak komponen-komponen rumah tangga yang hanya bisa dibuat dengan proses punchingtool seperti avor wastafel. Alat ini dibuat agar waktu proses produksi lebih efisien dan efektif.
Perancangandiesavorwashtafeldengankapasitasmesin 5 ton meliputi 3 tahapkerja. Tahap pertamaadalah proses forming tool (deep drowing)yang terdiri dari punch drawing , top plate, stripper plate, dies dan bottom plate. Tahap keduaadalahblanking yang terdiridari shank, punch, dies, danbotton plate.Pada dies blanking dilakukan hardening dengan cara quenching oli. Punch blanking dibor
pada bagian tengah sepanjang punch. Tahap ketigaadalahpierching yang
terdiridarishank, top plate, punch holder plate, dies holder, dies, bottom plate. Bottom plate dipasang pada bad menggunakan sambungan baut.Semua komponen dikerjakan menggunakan mesin bubut. Sambungan las digunakan untuk menyambung pengunci dengan bottom plate. Proses finising berupa pengamplasan dan pengecatan dilakukan setelah semua komponen selesai dibuat. Tahap terakhir adalah perakitan semua komponen.
Mesinpunch yang telah dirancangmampumembuatavorwashtafeldenganbahan plat galvalum0,5 mm. Mesin yang digunakanadalahmesinpressdengankapasitas 5 ton. Proses pengerjaanmenggunakan sistem independendimanaproses dilakukansatu-persatu yaitu proses blanking, drawingdan piercing. Perancangandanpembuatandies avorwashtafelmembutuhkanbiaya Rp.9.500.000,00.
commit to user
vii
KATA PENGANTAR
Denganmemanjatkanpujisyukur Alhamdulillah kepada Allah SWT yang
telahmemberikanrahmatdanhidayahNyakepada kami, sehingga kami
dapatmenyelesaikanpenyusunanlaporan TUGAS AKHIR denganjudul
“PERANCANGAN DAN PEMBUATAN DIES AVOR
WASTAFEL“.ProyekAkhirinidisusungunamelengkapidanmemenuhisalahsatupersyara
tanmemperolehgelarAhliMadyaMesinProduksiFakultasTeknikUniversitasSebelasMar
et.
DalampenyelesaianProyekAkhirinitidakmungkindapatterselesaikantanpabantu
andariberbagaipihak,baiksecaralangsungmaupuntidaklangsung.Olehkarenaitupadakes
empataninipenulismenyampaikan rasa terimakasih yang
sebesar-besarnyakepadasemuapihak yang telahmembantudalampenyelesaianlaporanini,
terutamakepada :
1. ZainalArifin, ST, MT selakupembimbing I ProyekAkhir.
2. Eko P.B, ST, MT selakupembimbing II ProyekAkhir.
3. Heru,ST, MT selakuketua Program DIII TeknikMesinUniversitasSebelasMaret.
4. Ayah danibu yang telah banyakmemberibantuanbaikberupa moral maupunmateri.
5. AsistenLaboratorium Proses Produksi yang telahbanyakmemberimasukan.
6. Rekan-rekansatukelompokProyekAkhir.
7. Rekan-rekan D3 TeknikMesinProduksiangkatan 2008, sebagaitemanseperjuangan
di FakultasTeknikMesinUniversitasSebelasMaret.
8. Seluruhpihak yang tidakdapatdisebutkansatupersatu,
terimakasihatasbantuannyadalammenyelesaikanlaporantugasakhirini.
Semogabudibaikdanpengorbanan yang telahdiberikanmenjadiamalsholeh dan
mendapat balasandari Allah SWT. Amiin.
Dalam penyusunan
commit to user
viii
saran dankritikdariberbagaipihaksangat diharapkangunapenyempurnaanlaporanini.
Agar
laporaninidapatbermanfaatbagimasyarakatluaspadaumumnyadankhususnyabagimahas
iswaTeknikMesinFakultasTeknikUniversitasSebelasMaret Surakarta.
Surakarta, Juli 2011
commit to user
v
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERSETUJUAN ... ii
MOTTO ... iii
PERSEMBAHAN ... iv
ABSTRAK ... v
KATA PENGANTAR ... vi
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR GAMBAR ... ix
DAFTAR TABEL ... xii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 1
1.3 Batasan Masalah ... 2
1.4 Tujuan ... 2
1.5Manfaat Proyek Akhir ... 2
1.6Metodologi ... 2
BAB II DASAR TEORI 2.1Pengertian Punching Tool ... 4
2.2 Jenis-jenis Punching Tool ... 4
2.2.1Cutting Tool ... 4
2.2.2Penetrasi ... 9
2.2.3Burr ... 10
2.2.4 Pengaruh Clearance terhadap pemotongan ... 10
2.2.5Secondary Shear... 11
2.2.6Jenis-jenis Cutting Tool... 11
commit to user
vi
2.4Bentuk Konstruksi Punching Tool ... 15
2.4.1Simple press tool atau blank throught ... 15
2.4.2Inverted Blanking Tool ... 16
2.4.3Compound Pres Tool ... 17
2.4.4Progressive Press Tool ... 18
2.4.5 Group Tool ... 19
2.5 Perbandingan Deep Drawing (Ziehverhaeltnis = drawing ratio) ... 20
2.5.1 Gaya-gaya Pada Proses Deep Drawing... 21
2.5.2RadiusdanKelonggaran Drawing (Drawing Radien and Clearance) ... 21
2.5.3Drawing Clearance ... 22
2.5.4 Operasi Potong atau Pemotongan ... 24
2.6 Rumus Gaya Perencanaan Pada Perancangan PressTool ... 24
2.6.1Gaya Forming (Deep Drawing) ... 24
BAB III PERENCANAAN DAN PERANCANGAN 3.1Perencanaan Pembuatan Perkakas Punching Tool ... 35
3.2 Langkah-langkah Pembuatan Perkakas Press Tool ... 36
3.3Perancangan dan Pembuatan Perkakas Press Tool ... 38
3.3.1 Pemilihan Produk Material Benda Kerja (avor Washtafel) ... 38
commit to user
vii
3.3.3 Pemilihan Material Produk Benda Kerja (avor Washtafel) ... 40
3.3.4 Peralatan Yang Digunakan Dalam Proses Pengujian ... 41
3.3.5 Peralatan Yang Digunakan Dalam Proses Pembuatan (Pengerjaan) ... 42
3.3.6 Bahan Pembuat Press Tool ... 42
3.4 Proses Perhitungan Gaya-Gaya Yang Berpengaruh Pada Proses Pengerjaan .. 43
3.4.1 Perhitungan Gaya Pembentukan ... 43
3.4.2 Perhitungan Gaya Potong ... 47
3.4.3 Perhitungan Pegas Stripper ... 49
3.4.4 Perhitungan Punch Terhadap Gaya Buckling ... 50
3.4.5 Perhitungan Dimensi Punch dan Die ... 51
3.5 Prosses Pembuatan Nagian-Bagian Press Tool ... 57
3.5.1Persiapan Proses Pembuatan (Produksi) ... 57
3.5.2 Proses Pembuatan Komponen Deep Drawing ... 58
3.5.3 Proses Pembuatan Komponen Triming ... 67
3.5.4 Proses Pembuatan Komponen Pierching ... 71
3.6 Proses Pengecatan Bagian-Bagian Press Tool ... 80
3.7 Proses Perakitan Bagian-Bagian Press Tool ... 80
3.8 Perawatan Mesin Punch ... 82
BAB IV ANALISA DATA DAN HASIL PENGUJIAN 4.1Langkah-Langkah Pengujian Mesin ... 83
4.1.1Pengujian Punch dan Die Deep Drawing ... 83
4.1.2Pengujian Punch dan Die Pierching ... 86
4.1.3Pengujian Punch dan Die Blanking... 88
4.2Analisa Perbandingan Dimensi Pada Rancangan Dengan Dimensi Benda Jadi (Aktual) ... 91
4.2.1 Pengujian Punch dan Die Deep Drawing ... 91
commit to user
viii
4.2.3 Pengujian Punch dan Die Deep Drawing ... 92
4.2.4 Analisa Tebal Dies dan Panjang Punch ... 94
4.3Analisa Hasil Pengujian ... 94
4.3.1 Terhadap Material Produk Yang Digunakan ... 94
4.3.2 Terhadap Kemampuan Kerja Mesin Punch ... 97
4.3.3 Terhadap Punch dan Dies yang dibuat ... 98
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 99
5.2 Saran ... 100
DAFTAR PUSTAKA ... 101
commit to user
ix
DAFTARGAMBAR
Gambar 2.1 Punch mulai menekan material ... 5
Gambar 2.2 Penekanan lanjut ... 6
Gambar 2.3 Keretakan yang terjadi pada kedua sisi potong ... 6
Gambar 2.4 Pemotongan terjadi pada dua sisi ... 7
Gambar 2.5 Clearance of cutting tools dan grafik penetrasi ... 8
Gambar 2.6 Blanking ... 12
Gambar 2.7 Piercing ... 12
Gambar 2.8 Trimming ... 12
Gambar 2.9 Parting ... 13
Gambar 2.10 Crooping ... 13
Gambar 2.11 Lanzing ... 14
Gambar 2.12 Bagian punching tool ... 14
Gambar 2.13 Simple press tool ... 16
Gambar 2.14 Blanking tool ... 17
Gambar 2.15Compound press tool ... 18
Gambar 2.16 Progressive press tool ... 19
Gambar 2.17Group tool ... 19
Gambar 2.18Perbandingan drawing pada first drawing ... 20
Gambar 2.19Perbandingan drawing pada second next drawing ... 20
Gambar 2.20Hibungan kebalikan antara m dan β ... 20
Gambar 2.21 Drawing clearance pada perkakas drawing ... 23
Gambar 2.22 Pengaruh radius pada kerja (w) ... 27
Gambar 3.1 Avor wastafel tampak atas ... 38
Gambar 3.2Avor wastafel tampak samping ... 39
Gambar 3.3Avor wastafel yang akan diproduksi ... 39
Gambar 3.4 Clearance ... 51
Gambar 3.5 Shank dan punch drawing ... 59
Gambar 3.6 Top plate ... 60
Gambar 3.7 Baut pengarah ... 61
commit to user
x
Gambar 3.9Stipper plate ... 63
Gambar 3.10 Dudukan spring ... 64
Gambar 3.11 Dies drawing ... 65
Gambar 3.12 iBottom shoe ... 66
Gambar 3.13 Blanking shank ... 67
Gambar 3.14 Punch blank ... 69
Gambar 3.15 Dies blank ... 70
Gambar 3.16 Bottom shoe ... 71
Gambar 3.17 Shank hoder Piercing ... 72
Gambar 3.18 Top plate ... 74
Gambar 3.19Punch holder plate ... 75
Gambar 3.20Punch piercing ... 76
Gambar 3.21Dies piercing ... 77
Gambar 3.22Dies hoder plate ... 78
Gambar 3.23Bottom shoe ... 79
Gambar 4.1Baut stripper terpasang pada top plate ... 84
Gambar 4.2Drawing die dan shoe ... 84
Gambar 4.3Penyetingan punch drawing ... 84
Gambar 4.4(a)Pengatur posisi shoe (b) mengencangkan baut penahan shoe dan bed ... 85
Gambar 4.5 a & b Pemasangan spring dan stripper plate ... 85
Gambar 4.6 a & b Mengencangkan baut stripper ... 85
Gambar 4.7 (a) Mensetting TMA punch drawing(b) Mistar penunjuk TMA... 86
Gambar 4.8Shank beserta punch piercing ... 85
Gambar 4.9Pemasangan punch pierching pada mesin ... 85
Gambar 4.10 Pemasangan shoe dan die piercing pada bed mesin ... 85
Gambar 4.11 a & b Mensetting TMA punch piercing ... 85
Gambar 4.12 Penyetingan posisi TMA ... 85
Gambar 4.13Pemasangan punch blanking pada mesin ... 85
Gambar 4.14(a) Memasang die pada shoe (b) mengencangkan baut ...85
commit to user
xi
Gambar 4.16 (a) Menentukan posisi TMA (b) Mensetting posisi center die
blanking ... 85
Gambar 4.17Penencangan baut penahan shoe ... 85
Gambar 4.18Setting punch blanking jadi ... 85
Gambar 4.19Memastikan penyetingan sudah selesai ... 85
Gambar 4.20Sketsa punch drawing ... 85
Gambar 4.21 Sketsa die drawing ... 85
Gambar 4.22 Foto hasil pengujian menggunakan material aluminium 0,3 mm ... 85
Gambar 4.23 Foto hasil pengujian menggunakan material stainless steel 0,5 mm... 85
Gambar 4.24 Foto pengujian menggunakan material stainless steel 1 mm ... 85
Gambar 4.25(a) Plat galvalum mengalami sobek (b) Plat galvalum berkerut pada bagian atasnya ... 85
Gambar 4.26 Foto hasil pengujian dengan plat galvalum 1 mm... 85
commit to user
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Di dalam dunia industri, terutama dalam industri rumah tangga, banyak sekali
kita jumpai alat-alat atau perkakas yang digerakkan oleh mesin press, baik yang
ukurannya kecil maupun yang berukuran besar. Kerja mesin perkakas berdasarkan
jenis kerjanya terdiri dari berbagai cara seperti ditekan, ditarik, dipotong,
dibengkokkan atau ditekuk menjadi suatu profil atau bentuk tertentu. Sedangkan
benda kerja ataupun material yang diproses bisa berupa lembaran plat (sheet metal),
bentuk profil, pipa-pipa logam dan lain-lain.
Untuk proses pengerjaan semacam ini kita mengenalnya dengan istilah proses
Press Working, yaitu segala proses pengerjaan logam yang menggunakan
mesin-mesin press sebagai alat bantu utamanya, yaitu sebagai penggerak atau pemberi gaya.
Dalam press working dikenal beberapa macam pengerjaan, tergantung dari
perlakuan gaya-gaya itu terhadap material yang dikerjakan. Misalnya dari material
atau bahan sheet metal orang bisa memotong secara menggunting, menekuk atau
membengkokkan, membentuk menjadi benda berongga tiga dimensi, dan lain-lain.
Jadi secara garis besar ada jenis pengerjaan shearing, bending, dan forming atau deep
drawing. Dalam pengerjaan yang akan dibuat adalah proses press working perancangan dan pembuatan dies avor wastafel.
1.2Perumusan Masalah
Perumusan masalah dalam Proyek Akhir ini adalah bagaimana perencanaan
commit to user
1.3Batasan Masalah
Berdasarkan rumusan masalah di atas dan agar tidak terjadi kesalahan dalam
pemahaman laporan ini, maka perlu adanya pembatasan masalah. Sebagai batasan
masalah dalam penyusunan laporan ini adalah :
a. Prinsip kerja mesin punch untuk pembuatan avor wastafel.
b. Perancangan dies dan komponen lainnya.
c. Perawatan mesin punch.
d. Estimasi biaya.
1.4Tujuan
Tujuan yang ingin dicapai dalam penyusunan laporan Proyek Akhir ini antara
lain :
a. Mampu merancang dan membuat dies mesin punch yang berteknologi tepat guna.
Hal ini meliputi perencanaan, perhitungan dan pemilihan bahan yang digunakan.
b. Mengetahui prinsip kerja mesin punch.
1.5Manfaat Proyek Akhir
Adapun manfaat dari pengerjaan Proyek Akhir ini adalah sebagai berikut :
a. Sebagai salah satu syarat kelulusan studi DIII Teknik Mesin Produksi Fakultas
Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
b. Sebagai sarana pengembangan dan penerapan aplikasi keilmuan yang telah
didapat dibangku kuliah.
c. Sebagai sarana uji coba kemampuan dan keterampilan dengan mengembangkan
gagasan inovatif dalam proses perancangan suatu alat.
1.6Metodologi
Metode yang digunakan dalam menyelesaikan permasalahan yang timbul dari
pembuatan dies avor wastafel mesin punch yaitu:
commit to user a. Studi pustaka
Metode yang dilakukan dengan cara mencari buku referensi yang dapat
menunjang dalam pembuatan dies avor wastafel mesin punch.
b. Observasi
Metode yang dilakukan dengan cara mencari petunjuk mengenai mesin punch
melalui kunjungan langsung ketempat dimana terdapat mesin punch seperti di
bengkel Kartasura.
c. Wawancara
Melakukan wawancara dengan teknisi serta orang-orang yang mengetahui
tentang mesin punch.
d. Bimbingan
Pelaksanan bimbingan dilakukan dengan dosen pembimbing Proyek Akhir
yang memberikan pengarahan dalam proses pengerjaan dan pembuatan
laporan.
2. Pengolahan data
Dari berbagai data dan informasi yang diperoleh, kemudian data dianalisa dan
diambil kesimpulan.
3. Pengambilan keputusan
Dilakukan dengan mempertimbangkan berbagai aspek seperti biaya, waktu
pengerjaan, alat dan mesin yang digunakan. Dari berbagai pilihan alternative,
kemudian dipilih alternative terbaik berdasarkan pertimbangan aspek tersebut.
Setelah pemilihan alternative yang digunakan, baru dilakukan proses
commit to user
memotong dan membentuk pelat-pelat logam dengan menggunakan punch
sebagai alat penekan.
Alat bantu yang dibuat adalah sebuah punching tool, dimana alat tersebut
berfungsi untuk memotong (cutting) dan membentuk (forming) yang merupakan
proses-proses yang terjadi pada punch tool.
Pertimbangan penggunaan Punching Tool, sebagai berikut :
a. Untuk menghasilkan produk dalam jumlah banyak (massal).
b. Menjamin keseragaman bentuk dan ukuran produk agar tetap sama.
c. Operator yang mengerjakannya tidak harus orang yang berpengalaman.
d. Meminimalisasi kegagalan produk hanya memerlukan satu jenis mesin
saja,yaitu mesin punching.
e. Penghematan biaya operasional yang terlibat.
f. Produktivitas dan efisiensi tinggi.
2.2 Jenis-jenis Punching Tool
Secara garis besar sebuah puncing tool dapat dibedakan menjadi dua
bagian,yaitu Cutting tool dan Forming tool.
2.2.1 Cutting tool
a. Operasi pemotongan
Pada setiap pemotongan benda kerja, akan selalu tampak adanya
kesamaan prinsip yang harus dicermati bersama. Pada pengerjaan
pemotongan kawat, batangan baja, baja profil, ataupun sheet metal, pasti
terdapat sepasang gaya yang dipergunakan untuk memotongnya. Besar gaya
itu bekerja secara bersama-sama, berlawan arah dengan jarak yang relatif
commit to user
tersebut disebut dengan gaya geser, dan material yang dipotong akan
terbentuk sebuah area yang disebut dengan “daerah pergeseran“.
Pada kenyataan dilapangan, gaya-gaya ini akan diberikan oleh sisi
potong yang tajam dari alat potong bagian atas dan bagian bawah alat potong
yang lain. Sedangkan jarak antara dua gaya tersebut adalah clearance yang
harus ditentukan. Untuk perkakas punching tool maka gaya-gaya tersebut
diberikan oleh sisi yang tajam dari punch maupun diesnya. Gaya yang
diberikan ini akan menciptakan tegangan geser pada daerah pergeseran, dan
apabila tegangan geser melebihi besarnya kekuatan geser dari material atau
batas gesernya, maka terjadilah pemotongan tersebut.
Untuk proses pemotongan pada cutting tool dilakukan oleh punch dan
dies, salah satu dari alat potong tersebut diam dan yang lainnya bergerak
searah dan tegak lurus dengan alat potong lainnya.
Pada tool yang dibuat, jenis pemotongan yang digunakan yaitu proses
blanking. Blanking adalah jenis proses pemotongan dengan cara menekan
benda kerja hingga melewati batas elastis dari material tersebut.
Hal-hal yang terjadi selama proses pemotongan berlangsung antara lain :
a. Pemotongan terjadi pada saat sisi potong bagian dalam (punch) menekan
material hingga tembus ke sisi potong lainnya (dies). Punch mulai
menekan material, tetapi dalam tahap ini material ditekan dibawah batas
elastisitas dari material itu sendiri.
Gambar. 2.1. Punch mulai menekan material PRESURE
radius
radius
commit to user
b. Penetrasi lebih lanjut memberikan tekanan yang dapat melebihi batas
elastisitas dari material yang ditekan (deformasi permanen dapat terbentuk
apabila punch ditarik) radius dan deformasi dari material mulai terbentuk,
proses penetrasinya selesai dan batas kekuatan tariknya kurang lebih sudah
tercapai.
Gambar. 2.2.Penekanan lanjut
c. Keretakan-keretakan pada material mulai terjadi akibat adanya penekanan dari kedua sisi potong (punch dan dies).
Gambar. 2.3.Keretakan yang terjadi pada kedua sisi potong
d. Keretakan-keratakan pada material saling bertemu sehingga proses
pemotongan terjadi terhadap material. Pencatatan tingkatan dapat dilakukan
dari deformasi permanen yang terjadi pada burr material. Pada proses
blanking terdapat pada sisi dies, sedangkan untuk proses pierching terdapat
pada sisi punch.
commit to user b. Cutting clearance
Seperti diketahui, bahwa jarak antara dua gaya yang berlawanan yang
ditimbulkan sisi-sisi tajam dari punch dan dies adalah clearance yang harus
ditentukan, maka dengan demikian ukuran dari punch maupun dies
merupakan besaran yang perlu diketahui. Selisih ukuran antara punch dan
dies ini disebut dengan allowance sedangkan yang dimaksud dengan
clearance adalah selisih ukuran yang bersarnya diukur hanya pada satu sisi
saja. Dengan kata lain sama dengan setengah dari besar allowance.
Disamping itu besarnya clearance juga menentukan besarnya gaya potong
yang diberikan.
Pada umumnya clearance per side dinyatakan dalam satuan prosentase
(%) dari ketebalan material yang akan dipotong. Normalnya berkisar antara 2
% sampai dengan 8 % tergantung kekuatan dan ketebalan dari materialnya.
Berikut adalah rekomendasi umum tentang clearance (% 7 reside) :
a. Mildsteel yang memiliki tegangan geser sampai dengan 25 Kg/mm : 2%
-3% tebalnya.
b. Mildsteel yang tegangan gesernya 25 – 40 Kg/mm : 3% - 5% tebalnya.
c. Steel yang tegangan gesernya 40 – 80 Kg/mm : 5% - 9% tebalnya.
commit to user
commit to user 2.2.2 Penetrasi
Panjang langkah punch yang menyebabkan terpotongnya plat atau
material dinamakan penetrasi. Pada dasarnya adalah panjang dari bagian yang
terbentuk radius dengan bagian yang berbentuk lurus yang mengkilap pada
permukaan potong. Besarnya penetrasi ini dinyatakan dengan prosentasi dari
material yang akan dipotong. Jadi hal ini sering dipakai sebagai patokan atau
dasar untuk menentukan panjang penekanan pada beberapa jenis material.
Semakin keras materialnya, maka akan semakin berkurang panjang
penetrasinya.
Berikut ini ditunjukan beberapa besarnya penetrasi dari jenis material
dalam satuan prosen (%)
Tabel. 2.1. besarnya penetrasi dari jenis material dalam satuan prosen(%)
Sumber : punching tool 1, ATMI Surakarta
Jenis Material Panjang Penetrasi (%)
Lead ( timah hitam ) 50
Bronze ( tembaga merah/perunggu ) 25
Baja 0,1 C ( baja karbon 0,1 ) 50 setelah di anneal
38 pengerjaan roll dingin
Baja 0,2 C 40 setelah di anneal
28 pengerjaan roll dingin
Baja 0,3 C 33 setelah di anneal
22 pengerjaan roll dingin
Baja silicon 30
Nikel 55
Meskipun pada kenyataanya material sudah terpotong pada saat langkah
punch sejauh penetrasinya, tidak boleh memasang atau seting puncing tool
dengan hanya memasukan panjang langkah punchnya sejauh itu. Terlebih
dahulu memasukan punch jauh kedalam diesnya sehingga kurang lebih 3-4
commit to user
dari diesnya. Sebab apabila tidak demikian, ada bahaya bahwa material akan
tertahan dan menumpuk didalam dies. Akibatnya akan fatal karena
kemungkinan dies atau punch akan patah.
2.2.3Burr
Burr adalah akibat dari patahan yang ditimbulkan oleh proses potong.
Keberadaan burr ini sering tidak diinginkan dalam batas terlalu tinggi atau
besarnya tidak bisa ditolerir. Burr ini akan semakin besar apabila sisi potong
dari punch atau diesnya semakin tumpul. Untuk jenis material yang lunak
juga sering membuat burr yang besar. Namun demikian untuk mendapatkan
potongan dengan burr yang besarnya kurang dari 0,02 mm sangatlah sukar,
walaupun dengan sisi potong yang sangat tajam.
Pengaruh lainya yang mengakibatkan terjadinya burr ini adalah
clearance yang terlalu besar.jadi perlu dicermati dalam memberikan ukuran
punch dan dies dari suatu pasangan punching tool. Terjadinya burr pada
material potongan atau blank diakibatkan oleh tumpulnya sisi potong punch,
sedangkan burr yang terjadi pada material yang terpotong atau stripnya
diakibatkan oleh sisi potong dies yang tumpul. Burr inilah yang sering
membahayakan jari tangan dalam pengerjaan pelat.
2.2.4Pengaruh clearance terhadap pemotongan
Besarnya clearance akan mempengaruhi proses dan hasil pemotonganya,
seperti misalnya :
a. Besarnya gaya potong yang dipakai ( force ), semakin kecil clearance
yang dipilih akan mempengaruhi besarnya gaya potong yang diperlukan.
b. Umur pakai dari punch dan dies ( life time ), akan semakin pendek
apabila semakin kecil clearance yang dipilih.
c. Permukaan hasil pemotongan ( surface finish ) akan semakin baik apabila
commit to user 2.2.5 Secondary shear
Kualitas dari hasil pemotongan sangatlah ditentukan oleh besarnya
clearance antara punch dan dies yang dipilih. Apabila clearance yang dipilih
tepat atau sesuai, maka kualitas hasil pemotongan akan bagus, apabila terlalu
besar akan terbentuk burr yang mengganggu karena terlalu tinggi, sedangkan
apabila dipilih terlalu kecil juga tidak akan sempurna.
Yang dimaksud secondary shear adalah robekan pada material yang
tidak diinginkan, yang terjadi karena pemilihan clearance yang terlalu kecil,
biasanya kalau dipilih clearance antara 3% sampai 5% dari tebal material.
Hal ini terjadi kareana robekan yang diakibatkan oleh sisi tajam punch
dan dies tidak saling bertemu satu sama yang lain dengan sempurna, sehingga
permukaan potongnya tidak halus rata. Dengan adanya robekan yang tidak
diinginkan ini, maka hasil permukaan potongnya tidak halus, sehingga
diperlukan lagi pemotongan agar permukaan potongnya sempurna, dengan
demikian ukuran yang dikehendaki akan menjadi berkurang.
Jika clearance yang dipilih terlalu besar, permukaan potongnya akan
berbentuk radius yang sangat ekstrim. Disamping itu akan mengakibatkan
terjadi robekan atau secondary shear pada permukaan bagian luar yang
berbentuk radius. Di daerah ini batas patah tarik materialnya telah terlampaui.
Demikian juga dengan clearance yang terlalu besar dan pada material lunak
akan mudah terjadi burr.
Dengan clearace sebesar 36% dari tebal material akan didapat tebal burr
yang besarnya kurang dari clearance. Untuk contoh di atas, dalam percobaan
menggunakan plat dari baja paduan karbon rendah pengerjaan roll panas.
2.2.6 Jenis-jenis cutting tool
Berikut ini merupakan beberapa contoh dari proses cutting tool :
a. Blanking
Yaitu proses pemotongan logam plat untuk menghasilkan bentuk
tertentu, material yang terpotong merupakan produk yang diinginkan yang
commit to user Gambar. 2.6. Blanking
b. Pierching
Yaitu proses pemotongan benda kerja yang merupakan kebalikan dari
proses blanking, pada proses pierching bagian yang terlepas merupakan sisa
atau scrap.
Gambar. 2.7. Pierching
c. Trimming
Yaitu proses pemotongan pada benda kerja sebagai proses akhir dari
benda kerja tersebut dimana proses ini diaplikasikan untuk menghilangkan
sisa material setelah proses non cutting tool, misal benda hasil proses deep
drawing (forming).
commit to user d. Parting
Yaitu proses pemotongan dengan cara membuang bagian diantara kedua
komponen scrap yang terdorong oleh punch.
Gambar. 2.9. Parting
e. Cropping
Proses cropping merupakan proses pemotongan dari plat asalnya,
perbedaannya dengan parting adalah pada cropping tidak menyebabkan sisa
pemotongan, kalaupun terjadi sisa hanya terjadi pada awal dan akhir
pemotongan saja.
commit to user f. Lanzing
Proses ini dikombinasikan antara pemotongan (cutting) dengan
pembengkokan (bending) sepanjang garis benda kerja. Pada benda kerja tidak
ada logam yang terpotong bebas.
Gambar. 2.11. Lanzing
2.3 Bagian Punching Tool
Bagian-bagian dari sebuah press tool jumlahnya berbeda-beda tergantung dari
proses yang dilakukan untuk membuat suatu produk tetapi secara umum ada
beberapa komponen utama seperti punch, dies, dies set dll untuk setiap bentuk
perkakas tekan, di bawah ini ditunjukkan nama-nama komponen dari perkakas
tekan.
commit to user Keterangan:
1. Bottom plate
2. Top plate
3. Punch holder
4. Dudukan dies blanking
5. Dies blanking
6. Punch blanking dan dies pierching
7. Punch pierching 1 (Ø besar)
8. Punch pierching 2 (Ø kecil)
9. Punch embosing
17.Spring baut embossing
18.Spring baut ejector
19.Baut embossing
2.4 Bentuk Konstruksi Punching Tool
2.4.1 Simple press tool atau blank throught
Simple press tool merupakan bentuk konstruksi perkakas dengan bentuk
sederhana yaitu hanya terdapat satu stasion proses pengerjaan dimana punch
berada diatas (top plate) dan dies dibawah (bottom plate) contoh bentuk
commit to user
Gambar 2.13Simple Press Tool
Keuntungan menggunakan simple press tool diantaranya
1. Konstruksi alat sederhana
2. Tidak memerlukan gaya yang besar karena hanya terdapat satu proses
pengerjaan.
3. Mudah untuk dibuat dan diasembly
Kerugian menggunakan simple press tool diantaranya
1. Hanya terdapat satu jenis proses pengerjaan
2. Memakan waktu produksi yang lebih lama
2.4.2Inverted blanking tool
Inverted blanking tool adalah bentuk perkakas tekan yang konstruksinya
terbalik bila dibandingkan dengan simple tool dimana dies dipasang pada
pelat atas (top plate) dan punch dipasang pada pelat bawah (bottom plate).
Konstruksi inverted blanking tool tidak sesederhana seperti pada konstruksi
simple press tool pada inverted blanking tool dilengkapi dengan shedder,
commit to user
melepaskan komponen atau sisa pelat yang dimungkinkan menempel pada
shedder, disamping shedder pada inverted blanking tool juga dilengkapi juga
striper yang berfungsi sebagai pengarah plat striper dan pelepas stock yang
menempel pada punch bentuk konstruksi inverted blanking tool dapat dilihat
pada gambar di bawah ini.
Gambar. 2.14. Blanking Tool
2.4.3 Compound press tool
Compound press tool merupakan bentuk konstruksi perkakas yang
didalamnya terdapat dua proses pengerjaan dalam satu stasion yang sama dan
ditempatkan pada satu sumbu contoh bentuk konstruksi compound press tool
commit to user
Gambar. 2.15. Compound Press Tool
Keuntungan mengunakan compound press tool diantaranya
1. Produk dapat langsung jadi hanya dengan sekali proses
2. Waktu proses produksi lebih cepat
3. Meningkatkan efisiensi pengunaan bahan pembuat press tool
Kerugian menggunakan compound press tool diantaranya
1. konstruksi alat lebih rumit
2. butuh ketelitian yang tinggi
2.4.4 Progressive press tool
Progressive press tool merupakan bentuk konstruksi perkakas yang
didalamnya terdapat lebih dari satu proses pengerjaan dengan beberapa
stasion yang berbeda contoh bentuk konstruksi progressive press tool dapat
commit to user
Gambar. 2.16. Progressive Press Tool
2.4.5 Group tool
Group tool merupakan suatu sub unit perkakas tekan dengan
penggabungan dua atau lebih proses pengerjaan sehingga dimungkinkan
terjadinya proses pemotongan dan pembentukan dalam satu dieset dan tidak
dalam satu jalur, bentuk konstruksi group tool dapat dilihat pada gambar.
commit to user
2.5 Perbandingan Deep Drawing (Ziehverhaeltnis = drawing ratio)
Perbandingan deep drawing dirumuskan secara sederhana sebagai berikut
(Sumber : Teori Tentang Deep Drawing Punching Tool 2, ATMI Surakarta :
1990) :
(2.1)
Rumus di atas merupakan rumus untuk model shell yang paling sederhana
yaitu shell silindris.
Gambar 2.18. Perbandingan drawing Gambar 2.19. Perbandingan drawing
pada first drawing pada second atau next drawing
Sumber : Punching Tool 1, ATMI Surakarta
Untuk keperluan yang lainnya, dikenal istilah lain yang merupakan harga kebalikan dari m yaitu β, sehingga bisa dirumuskan :
(keduanya tanpa satuan)
(2.2)Gambar 2.20. Hubungan kebalikan antara m dan β (diameter shell, d = 100 mm)
commit to user
Keterangan: m = perbandingan drawing atau drawing ratio, Α = angka koreksi untuk gaya drawing (FZ)
χA= angka koreksi untuk kerja drawing (W)
2.5.1 Gaya-gaya pada proses deep drawing
Gaya-gaya pada proses deep drawing dirumuskan secara sederhana
sebagai berikut (Teori Tentang Deep Drawing Punching Tool 2, ATMI
Surakarta : 1990) :
Gaya potong : Fs (cutting force)
Gaya pengendali blank : FB(blanking holding force)
Gaya drawing : Fz (drawing force)
Semua gaya yang ada harus dijumlahkan. Hal ini terutama pada proses
drawing dengan mesin press single action.
Ftot = FS + FB + FZ (2.3)
Untuk mesin press double action tidak bisa disamakan dengan di atas,
karena gaya drawing Fz dan gaya pengendali blank FB diberikan oleh poros
yang terpisah.
2.5.2 Radius dan kelonggaran drawing (drawing radiendan clearance)
Secara umum berlaku pernyataan bahwa radius pada drawing punch
tidak boleh lebih kecil dibandingkan dengan radius pada drawing ring (dies).
Apabila hal ini tidak diperhatikan, maka pada benda kerja akan terjadi
kemuluran pada daerah transisi antara radius dengan bagian dinding shell.
Besarnya radius drawing yang umumnya mencakupi untuk proses
drawing yang baik adalah (sumber : Punching Tool 2, ATMI Surakarta) :
rSt= 3…10t ( t : tebal pelat ) (2.4)
Pada dasarnya radius yang kecil pada drawing ring akan memberikan
commit to user
Untuk menentukan besarnya radius drawing die digunakan sebuah
persamaan empiris dari Oehler, yaitu (sumber : Punching Tool 2, ATMI
Surakarta) :
(2.5)
Di mana,
rR = Radius drawing dies
D = Diameterblank (mm)
d1 = Diameter pre drawing shell (mm)
t = Tebal plat atau material (mm)
Pada shell silindris, maka bentuk radius drawing pada dies atau ringnya
adalah seragam di seluruh permukaanya, dengan penampang profil transisi
yang bagus dari garis, radius, dan kembali ke garis yang menyinggung radius.
Sedangkan untuk shell yang bersudut (misalnya kotak), maka radius drawing
pada sudut-sudutnya lebih besar dibanding dengan yang ada di bagian bidang
lurus.
2.5.3 Drawing clearance
Drawing clearance ( δ ) adalah ruang antara yang besarnya sama dengan
setengah dari selisih ukuran diameter drawing dies atau ring ( dR) dengan
diameter drawing punch ( dSt). (Sumber : Punching Tool 2, ATMI Surakarta)
(2.6)
Untuk membuat bentuk shell yang rapi dan bagus, maka drawing
commit to user
Gambar 2.21. Drawing clearance pada perkakas drawing
Sumber : Punching Tool 2, ATMI Surakarta
Berikut ini adalah tabel harga drawing clearance yang sering dipakai
untuk suatu konstruksi perkakas.
Tabel 2.2. Harga Drawing Clearance untuk Suatu Konstruksi
Perkakas Deep Drawing
commit to user
2.5.4 Operasi potong atau pemotongan
Gaya potong perlu dihitung, hal ini untuk menentukan konstruksi yang
akan digunakan, karena ada hubungannya dengan kemampuan tekan yang
diberikan oleh mesin press. Perhitungan ini berlaku pula untuk proses yang
lain, seperti : proses cutting, shearing, punching, blanking, trimming, dll.
Tenaga atau energi dalam sistem potong ini diperhitungkan untuk
menentukan besarnya ukuran mesin press yang akan dipergunakan, yang
berhubungan dengan kemampuan tekan yang diberikan.
Gaya stripper harus diperhitungkan, sehingga dapat menentukan
konstruksi lebih lanjut, seperti menentukan jenis stripper plate yang akan
digunakan dan berhubungan dengan jumlah pegas dan ukuran yang akan
dipakai. Besarnya gaya stripper ini di samping ditentukan oleh tebal material
juga sangat tergantung dari ketajaman sisi potong yang dipergunakan.
Apabila sisi potongnya tumpul, maka gaya stripper akan menjadi lebih besar.
2.6 RumusGaya Perencanaan Pada Perancangan PressTool
Dalam perancangan perkakas tekan (press tool) ini diperlukan dasar-dasar
perhitungan yang menggunakan teori dan rumus-rumus tertentu sebagai dasar
menentukan gaya-gaya yang bekerja pada proses pemotongan dan pembentukan.
2.6.1 Gaya forming (deep drawing)
Di dalam pembuatan avor wastafle, digunakan mesin press single action
sehingga pada proses drawing gaya-gaya yang bekerja, yaitu :
a. Gaya pengendali blank ( FB )
b. Gaya drawing ( FZ )
Jadi, jumlah gaya yang diperlukan ( FTotal ) pada proses drawing adalah
(sumber : Punching Tool 2, ATMI Surakarta ) :
FTotal = FB + FZ (2.7)
a. Gaya pengendali blank ( FB )
commit to user Di mana,
FB = gaya pengendali blank (N)
AB = luas penampang blank (mm2)
Ap = luas penampang shell/punch (mm2)
A = luas bagian yang dikendalikan/ dipegang oleh holding
plate/ pressure pad (mm2)
p = tekanan bidang (N/mm2)
Untuk shell yang berbentuk silindris bisa dihitung dengan rumus :
FB = . ( – ) . p (2.9)
Harga tekanan p ini besarnya tergantung dari kualitas dan tebal material
yang dikerjakan. Menurut Schuler : L. Schuler AG : Handbuch fuer die
spanlose Formgebung maka besarnya adalah
(2.10)
Material tipispun masih memerlukan adanya tekanan atau gaya
pengendali blank yang besar. Maka untuk benda-benda kerja berpenampang
besar lebih baik menggunakan mesin press double action.
Besarnya gaya pengendali blank ini dapat ditentukan dengan
membandingkannya dengan gaya drawing. Apabila harga perbandingannya
diketahui, maka bisa dihitung, misalnya :
Untuk pelat di bawah 0,5 mm FB 0,4 Fz
commit to user
Dari 1,1 mm ke atas FB 0,25 Fz
Namun sebaiknya memakai cara dengan rumus tekanan bidang ( p ) di
atas karena lebih aman.
b. Gaya Drawing ( FZ )
Gaya ini mirip dengan gaya potong, besarnya tergantung dari tebal pelat dan kelilingnya. Hanya harus diperhitungkan adanya angka koreksi ( α ) yang besarnya tergantung dari drawing ratio.
Fz = U . t . B. α (2.11)
commit to user 2.6.2 Kerja drawing ( W )
Kemampuan kerja dari mesin press untuk membuat suatu bentukan shell
tertentu pada proses deep drawing, tentu akan diambilkan dari daya atau
tenaga yang dipunyai oleh mesin press. Oleh karena itu kemampuan kerja
dari mesin itu harus lebih besar daripada kerja dari proses deep drawing yang
ada (terhitung). Mesin press dengan gaya yang sama bisa jadi mempunyai
kapasitas kerja yang berlainan. Berarti gaya drawing (drawing force) saja
bukanlah merupakan satu-satunya faktor penentu untuk memilih besarnya
kapasitas mesin yang akan digunakan.
Kerja yang dilakukan untuk suatu proses deep drawing dapat dihitung
dengan rumus (sumber : Punching Tool 2, ATMI Surakarta):
Wd = XA .FZ .h (2.13)
Ws = [ (XA . FZ) + FB ] . h (2.14)
Di mana,
Wd = kerja drawing dengan mesin double action (Nm)
Ws = kerja drawing dengan mesin single action (Nm)
XA = angka koreksi untuk kerja drawing, besarnya tergantung dari drawing
ratio m atau β
FZ = gaya drawing (N)
FB = gaya pengendali blank (N)
h = tinggi shell (m)
Untuk shell dengan radius di bagian dasar, maka h diganti dengan hZ
commit to user
a) Gambar 2.22. Pengaruh radius bagian alas pada kerja ( W )
Sumber : Punching Tool 1, ATMI Surakarta
hZ = h1 + 0,5 rSt
rSt = radius punch
hZ = h – 1/3 hW
hW = tinggi tonjolan shell
2.6.3 Gaya blanking
Untuk menentukan gaya blanking ini dapat diketahui dengan
menggunakan rumus (sumber : Punching Tool 1, ATMI Surakarta ):
FB = U .t . . (2.15)
Di mana,
FB = Gaya blanking (N)
U = Keliling pemotongan (mm)
t = Tebal plat atau material (mm)
= Tegangan geser material (N/mm2)
2.6.4 Gaya pierching
Untuk menentukan gaya pierching ini dapat diketahui dengan
commit to user
FP = U .t . (2.16)
Di mana,
FP = Gaya Pierching (N)
U = Keliling Pemotongan (mm)
t = Tebal Pelat atau material (mm)
= Tegangan Geser Material (N/mm2)
2.6.5 Gaya pegas stripper
Untuk menghitung kekuatan pegas stripper dapat menggunakan rumus
sebagai berikut (sumber : Punching Tool 1, ATMI Surakarta) :
(2.17)
Di mana,
Fspr = Gaya yang diperoleh pegas (N)
G = Modulus puntir (N/mm2)
d = Diameter kawat pegas (mm)
Dm = Diameter pitch pegas (mm)
f = Panjang penekanan pegas (mm)
if = Jumlah lilitan efektif
, L0 = panjang pegas dalam keadaan tanpa beban
commit to user 2.6.6 Gaya buckling
Batang punch yang ramping atau berdiameter kecil cenderung untuk
melengkung dan akibatnya akan timbul momen. Gejala seperti ini disebut
buckling. Besar gaya buckling menurut rumus euler sebagai berikut :
(2.18)
Gaya buckling dapat juga dicari berdasarkan kerampingannya, yaitu :
commit to user
Apabila menggunakan rumus tetmejer maka rumusnya adalah sebagai berikut:
Tabel 2.3. Harga Elastisitas pada rumus Tetmejer
Sumber : Punching Tool 1, ATMI Surakarta
Bahan E( N /mm²) λ0 Rumus tetmejer
ST 37 215.000 105 δB = 310 –1,14 λ
ST 50 dan ST 60 215.000 89 δB = 335 –0,6 λ
Besi tuang 100.000 80 δB = 776 - 12λ +
0,053λ
2.6.7 Perhitungan titik berat gaya
commit to user 2.6.8 Ukuran punch dan dies
Di dalam menentukan ukuran punch maupun dies dari suatu proses
pengerjaan potong, harus diketahui terlebih dahulu apakah termasuk
pemotongan pierching atau blanking. Karena keduanya memiliki
kekhususannya sendiri-sendiri. Ukuran punch dan diesnya disimbolkan dengan
d1 dan d2 untuk proses pierching, serta D1 dan D2 untuk proses blanking.
Sedangkan untuk besaran springbacknya kita tulis dengan f. Spring back
merupakan kecenderungan material kembali ke posisi semula seperti sebelum
mendapatkan suatu gaya. Besarnya spring back berbeda-beda, tergantung jenis
material dan tebalnya.
Untuk proses pierching, ukuran punch akan dipakai sebagai patokan dan
ukuran diesnya menyesuaikan. Setelah pierching punch lepas dari jepitan
material, maka diameter atau ukuran lubang yang terjadi akan menyusut atau
bertambah kecil dibanding ukuran punchnya. Maka ukuran punch tersebut perlu
ditambah dengan besarnya spring back dari materialnya, supaya ukuran
lubangnya akan menjadi seperti ukuran yang diharapkan.
Sedangkan untuk proses blanking, sebaliknya ukuran dies dipakai sebagai
patokan dan ukuran punchnya menyesuaikan. Produk yang keluar dari dalam
dies dan terlepas dari jepitannya akan menjadi lebih besar dibanding dengan
ukuran lubang diesnya, juga karena adanya spring back tadi. Untuk menjadikan
ukuran produk sama dengan yang diharapkan, maka ukuran diesnya dibuat
lebih kecil dari pada ukuran benda kerja.
Jadi bisa dirumuskan sebagai berikut (sumber : Punching Tool 1, ATMI
Surakarta) :
a. Pierching
Punch : d1 = d + f (2.22)
commit to user b. Blanking
Punch : D1 = D – f – 2s (2.24)
Die : D2 = D – f (2.25)
Di sini harga 2s adalah besarnya double clearance atau allowance dari
kedua pasangan punch dan dies tersebut, karena selalu berlaku rumus d2– d1 =
2s atau D2– D1 = 2s yang juga disebut dengan menyesuaikan.
Berikut ini tabel besarnya spring back dan clearance yang sering
dipergunakan,
Tabel 2.4. Besarnya spring back dan clearance
Sumber punching tool 1, ATMI Surakarta
a. Panjang punch maksimum
Dalam mencari panjang punch maksimum dipakai punch yang memiliki
diameter terkecil atau yang paling kritis.(sumber : Rancang Bangun Perkakas
Tekan Pembuat Gasket Cylinder Head Untuk Sepeda Motor Yamaha
F1ZR,Taufik Rahman dan Papi Pahroji, Politeknik Negeri Bandung : 2007)
(2.26)
Di mana,
Lmax = Panjang Punch maksimum (mm)
commit to user
I = Momen Inersia bahan (mm4)
g = Tegangan Geser (N/mm2)
S = Tebal material (mm)
K = Keliling Pemotongan (mm)
b. Tebal dies
Rumus Empiris mencari tebal plat untuk mencari tebal dies berdasarkan
gaya total yang di butuhkan untuk perencanaan press tool adalah :
(2.27)
Di mana,
H = Tebal dies (mm)
g = Gravitasi bumi (9,81 m/det2)
Ftot = Gaya total (N)
c. Clearance punch dan dies
Setiap operasi pemotongan yang dilakukan punch dan dies selalu ada
nilai kelonggaran (clearance) yang diambil. Untuk tebal pelat (s) ≤ 3 mm,
(2.28)
Di mana,
Us = Kelonggaran tiap sisi (mm)
C = Faktor kerja (0,005 ÷ 0,025)
S = Tebal pelat (mm)
commit to user
35
BAB III
PERENCANAAN DAN PERANCANGAN
3.1 Perencanaan Pembuatan Perkakas Punching Tool
Untuk merencanakan sebuah perkakas punching tool, kita harus
mengetahui dan memperhatikan beberapa ketentuan, diantaranya :
a. Produk yang dikehendaki.
Untuk mengetahui produk yang akan dibuat bisa berupa contoh produk
yang sudah jadi maupun rancangan produk dalam gambar atau sketsa. Hal ini
dilakukan untuk melihat garis besar atas dies yang akan dibuat dengan
mempertimbangkan ukuran yang ada secara umum.
b. Jumlah produk yang dikerjakan.
Dalam punch perlu untuk mengetahui berapa banyak produk yang
akandikerjakan. Hal ini berpengaruh terhadap pemilihan perkakas punchyang
akan dipakai dan kualitas perkakas punchingtool yang akan dipilih, yang
nantinya mempengaruhi umur pakai perkakas punch (terutama pada bagian
dies).
c. Jenis material produksi.
Jenis material yang digunakan sebagai material produk nantinya juga
akan mempengaruhi jenis material perkakas punchyang akan digunakan
terutama punch dan dies. Jenis material ini termasuk juga tebal plat material
produk. Jenis material juga digunakan untuk menghitung clearance antara
punchdan dies untuk menghasilkan pemotongan yang baik.
d. Tipe atau kapasitas mesin press yang akan digunakan.
Mesin punching tool yang digunakan memiliki kapasitas 5 ton.Maka
material yang digunakan harus menyesuaikan dengan kapasitas mesin yang
ada. Hal ini dimaksudkan agar benda yang akan dibuat mampu dikerjakan
commit to user
Keempat ketentuan tersebut di atas merupakan dasar untuk merencanakan
sebuah perkakas punching tool, sehingga kita dapat menentukan lebih lanjut
bagaimana perkakas itu nantinya akan dibuat.
Di samping keempat faktor tersebut di atas, sangat perlu diperhatikan tiga
hal berikut ini :
1. Murah : tidak terlalu banyak komponen yang diperlukan.
2. Kuat :secara menyeluruh, dies harus kuat atau kokoh, demikian juga
masing - masing komponennya.
3. Praktis :jika suatu saat diperlukan perawatan maupun perbaikan,
misalnya pengasahan terhadap punch, dies atau komponen yang
lain, tidak perlu banyak membongkar komponen yang lain.
Selain faktor-faktor yang telah disebutkan di atas, hal yang perlu
diperhatikan dalam perencanaan sebuah press tool adalah menentukan
langkah-langkah perencanaan pembuatan, hal ini dimaksud agar dalam mengerjakan
komponen-komponennya bisa secara terpadu, sehingga dalam merakitnya
kemudian tidak banyak mengalami kesulitan. Langkah-langkah yang dimaksud
adalah :
1. Membuat lay-out scrap strip (jika dibutuhkan)
2. Memilih jenis die
3. Konstruksi punch, punch plate
4. Pemilihan jenis stripper plate
5. Penggunaan pilot, dowel pin, fastener
6. Konstruksi die, bottom shoe
7. Menggambar rancangan
3.2 Langkah-Langkah Pembuatan Perkakas Press Tool
Secara garis besar, langkah-langkah perencanaan pembuatanperkakas
commit to user
Menentukan produk yang akan dibuat dengan mesin tersebut (material, dimensi, dan tebal plat yang digunakan)
Menentukan jenis kerja yang akan dilakukan untuk memproduksi produk (Deep drawing,
Pierching, dan Trimming)
Menghitung gaya-gaya yang bekerja pada perkakas press tool
Menentukan jenis
Pengujian dan hasil yang diperoleh
Penarikan Kesimpulan
Gambar 3.1. Diagram Alir Pembuatan Perkakas Press Tool Mulai
Selesai Tidak
Ya
commit to user
3.3 Perancangan Dan Pembuatan Perkakas Press Tool
3.3.1Pemilihan produk material benda kerja (avor washtafel)
Alasan pemilihan produk (avor washtafel) dikarenakan pertimbangan
beberapa hal berikut ini :
a. Dari kapasitas mesin press atau punch yang ada di laboratorium proses
produksi, kapasitas mesin 5 ton dan kapasitas tersebut tidak
memungkinkan untuk pembuatan produk yang rumit, maka dari itu
dipilih produk avor washtafel karena bentuknya yang sederhana.
b. Untuk produk yang akan diproduksi yaitu avor washtafel, produk ini
merupakan penyaring pada saluran washtafel yang biasa terdapat
padabak mandi ataupun tempat cuci piring. Pemilihan produk ini
didasarkan pada pembebanan mesin yang ada, pengaruh ketebalan
terhadap produk, dan bahan produk.
c. Pada produk aslinya avor washtafelterbuat dari plat stainless steel. Tetapi
karena gaya pembebanan pada pembuatan produk ini sangat besar, maka
bahan dan ketebalan pelat yang digunakan dapat disesuaikan dengan
kapasitas mesin punch yang ada.
Gambar produk :
commit to user
Gambar 3.2. Avor Wasta fel tampak samping
3.3.2 Data geometri avor washtafel
Berdasarkan data-data yang diperoleh dari kondisi pasar dan membawanya
kedalam permodelan numeric, maka data geometri dari avor washtafel dapat
dilihat pada gambar berikut ini.
commit to user
3.3.3 Pemilihan material produk benda kerja (avor washtafel)
Berdasarkan pertimbangan kondisi dan kapasitas mesin yang ada, serta
memperhatikan kesamaan kualitas dari produk aslinya maka dipilihlah plat
galvalum sebagai material produk benda kerja yang akan digunakan.
Karena ketebalan profil baja ringan sangat tipis (yang beredar di
Indonesia berkisar 0,5 sampai 1 mm), bahan baja yang harus dipakai adalah
baja mutu tinggi atau biasa disebut High Tension Steel, umumnya (standar)
G550, artinya Yield Strength maupun Tension Strength dari baja tersebut
minimal 550 MPa. (“minimal” tidak sama dengan “rata-rata” dengan kata lain
sewaktu diuji tarik di laboratorium, tension strength-nya tidak boleh kurang
dari 550 MPa).
Di Indonesia, lapisan anti karat yang umumnya dipakai adalah lapisan Z
(Zinc) yang sering disebut Galvanis (Galvalum) atau lapisan AZ (Aluminum
dan Zinc).Masing-masing lapisan punya kelebihan maupun kekurangan
sendiri.Banyak orang salah mengerti bahwa bahan Aluminum Zinc lebih baik
daripada Zinc (Galvanis), padahal yang menentukan adalah ketebalan lapisan
yang dipakai, bukan jenisnya.Untuk mencapai taraf ketahanan yang relatif
setara, ketebalan lapisan Zinc yang dipakai harus lebih tebal daripada
Aluminum Zinc.
Beberapa keunggulan dari pelat galvalum (galvanis), di antaranya
(sumber :www.google.com//suksesmandiriteknik.blog.plasa.com):
1. Tahan terhadap korosi
Komposisi terbaik Zinc dan aluminiumnya mampu memiliki kekuatan
empat kali lebih baik dari baja pada kondisi yang sama.
2. Lebih ekonomis
Pelat galvalum sangat ringan,memberikan kekuatan yang kokoh dengan
komposisi 55% Aluminium, 43,5% Zinc, dan 1.5% Silikon sebagai
pencegah karat dan korosi.
3. Mudah dibentuk
Mudah dibentuk sehingga memberikan banyak kemudahan dalam
commit to user 4. Penampilan atraktif profil
Permukaan pelat galvalum memberikan penampilan dan kekuatan yang
berbeda dan mempunyai standart hi-ten G550 termasuk pada baja keras.
5. Lapisan resin
Pelat galvalum memiliki lapisan silikon yang terletak dibagian luar dari
galvalum dan berfungsi sebagai proteksi base material (material dasar)
apabila adanya pemotongan material. Ini membuat bekas pemotongan
pada pelat galvalum tidak mudah berkarat.
6. Tahan terhadap suhu lingkungan
Hasil proses pada suhu permukaan yang mencapai 600°F membuat plat
galvalum mampu bertahan terhadap cuaca suhu tinggi tanpa takut akan
terjadinya pemudaran warna.
7. Kemampuan memantulkan panas
Plat galvalum memiliki kemampuan tinggi untuk memantulkan panas dan
cahaya sehingga ada penurunan panas yang signifikan di dalam ruang
bangunan maupun gudang jika dibandingkan dengan produk lain.
Spesifikasi plat galvalum yang dipakai (G550) adalah (sumber
:www.google.com//suksesmandiriteknik.blog.plasa.com):
a. Tegangan maksimum : 550 MPa
b. Modulus geser : 50.000 MPa
c. Modulus elastisitas : 20.000 MPa
3.3.4 Peralatan yang digunakan dalam proses pengujian
Peralatan yang digunakan dalam proses pengujian berupa
mesinpunchyang memiliki spesifikasi sebagai berikut (sumber :
commit to user
3.3.5 Peralatan yang digunakan dalam proses pembuatan (pengerjaan)
Dalam proses pembuatan press tool ini,harus diketahui kapasitas
dan kondisi mesin yang akan digunakan. Adapun mesin yang digunakan
dalam pembuatan (pengerjaan) komponen-komponen press tool adalah
sebagai berikut :
1. Mesin bubut
Mesin bubut digunakan untuk membentuk profil dari
komponen-komponen punch dan dies.
2. Mesin bor
Mesin bor digunakan untuk memperbesar lubang baut(conterbor)
sebagai dudukan kepada baut.
3. Mesin gergaji
Mesin gergaji digunakan untuk memotong batang poros atau
komponen lainnya yang tidak bisa dipotong menggunakangerinda
pemotong.
4. Gerinda tangan
Gerinda tangan digunakan untuk meratakan permukaan benda kerja
hasil proses penyambungan las.
5. Las busur listrik
Las busur listrik digunakan untuk menyambung (menghubungkan)
sue(bottom plate) dengan tangkai pemegang atau pengunci, bushing
stipper dengan stipper plate, dan mengunci posisipunch pierching.
6. Las asetelin
Las asetelin digunakan untuk memanaskan (heat treatment)
komponen-komponen punch dan dies yang akan diproses quenching oil.
3.3.6 Bahan pembuat press tool
Bahan-bahan yang digunakan dan diperlukan dalam pembuatan dan
pengerjaan komponen-komponen press tooladalah sebagai berikut :
1. Baja St 60 sebagai penekan (top plate) dan sebagai dudukan
bagipunch (bottom plate).
commit to user
Sedangkan untuk punch pierchingdigunakan ;
a. B-SPB 8,5-60-T5-H11, sebanyak 3 buah
b. B-SPB 6-60-T5-H9, sebanyak 1 buah
3. Baja St 37 sebagai bahan pembuat shank.
4. Pegas tekan (stipper).
5. Baut dan fastener..
3.4 Proses Perhitungan Gaya-Gaya Yang Berpengaruh Pada Proses
Pengerjaan
Gaya-gaya yang berpengaruh pada pembuatan produk maupun
prosespengerjaan, antara lain :
1. Gaya pembentukan : gaya deep drawingdan gaya pengendali
blank.
2. Gaya potong : gaya trimming dan gaya pierching.
3.4.1 Perhitungan gaya pembentukan
a. Gaya deep drawing (FZ)
Fz= U . t . B. α
Diketahui : galvalum = 550 N/mm2
= 56,065 kg/mm2
= 56 kg/mm2
Mencari diameter blank (D) shell silindris untuk menentukan angka
koreksi (α ), maka (sumber : punching tool 1, ATMI Surakarta) :
Di mana, D = diameter awal sebelum drawing (mm)
d1 = diameter sisi bawah drawing (mm)
dx = diameter tengah drawing (mm)
d2 = diameter sisi atas drawing (mm)
d3 = diameter setelah drawing (mm)
a=sisi miring produk (mm)
commit to user Mencari diameter tengah drawing (dx) ;
dx=
dx=
= 38, 35 mm
Mencari sisi miring produk (a) ;
= 12,3 mm
Sehingga besarnya diameter blank (D) untuk shell silindris, yaitu :
D=35,72 mm2+ 4.38,35 mm . 12,3 mm + (61,72-412)
= 1274,49 mm2 + 1886,82 mm2 + 2125,89 mm2
= 5287,2 mm2
=72,71 mm
= 73 mm
Mencari drawing ratio (m) ;
Di mana, D = diameter awal sebelum drawing (mm)
dx = diameter tengahdrawing (mm)
commit to user
Dari nilai m yang diperoleh, maka dapat ditentukan nilai α
berdasarkan grafik hubungan antara m(drawing ratio), β, dan α.
Dalam grafik dibawah ini nilai m = 0,525tidak ada, maka dipakai
nilai m = 0,5sehingga diperolehα = 1
Grafik hubungan antara m(drawing ratio), β, dan α
Sumber : Punching Tool 2, ATMI Surakarta
Maka,FZ = U . t . B. α
= π . dx .t . B. α
= 3,14 . 38,35 mm . 0,5 mm . 56 kg/mm2
= 3371,732 kg
b. Gaya pengendali blankataublank holding force(FB) (sumber :
punching tool 2, ATMI Surakarta)
Di mana, FB = Gaya Pengendali Blank (kg)
A = luasan drawing (mm2)
p = tekanan bidang (kg/mm2)
D =diameter awal sebelum drawing (mm)
commit to user Mencari harga p;
Di mana,d= diameter setelah deep drawing (mm) β = 1/m =kebalikan deep drawing ratio t = tebal plat/ material (mm)
= tegangan tarik material (kg/mm2
)
c. Mencari total gaya pembentukan
Jadi, FDD = Ftotal
Kesimpulan :mampu dikerjakan mesin
commit to user
3.4.2 Perhitungan gaya potong
1. Gaya blanking
Di mana, FT =Gaya blanking (kg)
U = Keliling pemotongan (mm)
t = Tebal plat (mm)
= Tegangan geser material (kg/mm2)
Diketahui : galvalum = 550 N/mm2
Kesimpulan : tidak mampu dikerjakan mesin (kapasitas
mesin 5 ton)
FT = U . t .
commit to user 2. Gaya pierching
Di mana, FP = Gaya pierching (kg)
U = Keliling pemotongan (mm)
T = tebal plat (mm)
= tegangan geser material (kg/mm2)
Diketahui : galvalum = 550 N/mm2
Dari perhitungan gaya-gaya diatas dapat diketahui bahwa
besarnya gayamesin yang dihasilkan pada pengerjaan deep drawing
dan pierching dengan ketebalan pelat 0,5 mm tidak melebihi kapasitas
maksimum mesin yang disediakan, yaitu 5 ton. Sedangkan pada
proses trimming (blanking), besarnya gaya (tonase) mesin yang
dihasilkan pada pengerjaan dengan ketebalan pelat 0,5 mm sedikit
melebihi kapasitas (tona se) maksimum mesin yang disediakan. Tetapi
secara aktual, proses trimming masih dapat dilakukan pada mesin
punch yang disediakan karena gaya(tonase) mesin masih berkisar 5
ton. Selain itu, jenis perkakas press tool(punch dan die) yang dapat
dipakai pada mesin dengan kapasitas 5 ton adalah jenis simple press
commit to user
tool yang kerjanya dilakukan secara terpisah antara proses drawing,
blanking, maupun pierching.
3.4.3 Perhitungan gaya pegas stipper(sumber : punching tool 1, ATMI
Surakarta)
= .� . � . � .�
Diketahui data pegas stipper yang digunakan sebagai berikut :
L0 : Panjang pegas dalam keadaan tanpa beban = 75mm
(sumber : punching tool 1, ATMI Surakarta)
Mencari panjang penekanan pegas (f) ;
f = L0 - L1
= 75 mm – 34,5 mm
= 40,5 mm
Mencari jumlah lilitan efektif (if) ;
commit to user
seperti perhitungan di atas dapat digunakan dalam jumlah 6 buah.
3.4.4 Perhitungan punchterhadap gaya buckling
Pemeriksaan buckling dilakukan terhadap punch yang kritis yaitu
punch yang berdiameter kecil dan panjang (punch pierching 6mm), untuk
menentukan suatu batang yang menerima beban tekan apabila terjadi tekuk
(buckling) dapat ditentukan dengan rumus euler.
Di mana,
E = modulus elastisitas bahanpunch (N/mm2)(tabel 2.3)
I = momen inersia (mm4)
S= panjang mata punch (mm)
commit to user =
= 44558,14 N
= 4542,11 kg
FP = U . t .
= 3,14 . 6mm .0,5 mm . 56 kg/mm2
= 527,25 kg
Karena gaya potong yang terjadi pada proses pierching dengan diameter paling
kecil adalah sebesar 527,52 kg <FK (4542,11 kg) maka punch aman terhadap
buckling.
3.4.5 Perhitungan dimensi punch dan dies
1. Clearance
Clearance adalah jarak antara dua gaya yang berlawanan yang
ditimbulkan oleh sisi-sisi tajam dari punch dan die.
Gambar 3.4. Clearance
Sumber : Punching Tool 1, ATMI Surakarta
Rumus clearance deep drawing:
�= + , .
Di mana, δ = Clearance (mm)
t = tebal plat (mm)
Maka besarnya clearance pada proses deep drawing, yaitu :
134788373,2 N.mm2
commit to user δ = t + 0,02 . 10 t
= 0,5 mm + 0,02 . 10 .0,5 mm
= 0,545 mm
= 0,55 mm
Rumus Clearance blankingdan pierching:
�= .� . �
Di mana, δ = Clearance (mm)
C = faktor kerja (0,035 – 0,005)
Yang biasa digunakan 0,01
S = tebal plat (mm)
= tegangan geser (kg/mm2)
Maka besarnya clearance pada proses blankingdan pierching,
yaitu :
δ = C . S . �
= 0,01 . 0,5 mm . 56 � /��2
= 0,037 mm (toleransi maksimal 0.05)
2. Spring back
Merupakan kecenderungan suatu material untuk kembali ke posisi
semula seperti sebelum mendapat atau dikenai suatu gaya.
Besarnya spring back berbeda-beda, tergantung jenis material dan
tebal material tersebut.
Besarnya spring back (f) untuk plat dengan ketebalan 0,5 mm
adalah f = 0,02 mm(tabel 2.4).
3. Dimensi punch dandie
a. Deep drawing
commit to user Deep drawing punch :
D1 = d1– 2�
= 35,7 mm – 2 . 0,55 mm
= 34,6 mm
Dx = dx– 2�
= 38,35 mm – 2 . 0,55 mm
= 37,25 mm
D2 = d2– 2�
= 41 mm – 2 . 0,55 mm
= 39,9 mm
a = 12,3 mm
commit to user
4. Perhitungan tebal diesminimum
=
commit to user
yang paling riskan atau gampang rusak)
a. Deep drawing
commit to user
= 85,1mm( panjang punch maks. yang
diperbolehkan)
=119mm( panjang punch maks. yang
diperbolehkan)
3.5 Proses Pembuatan Bagian-Bagian Press Tool
Bila proses perancangan dan perhitungan telah selesai danpenetapan
fungsi dari setiap komponen telah ditetapkan maka prosespembuatan dapat
dimulai, dalam proses pembuatan akandijelaskan tentang proses pembuatan dari
komponen press tool yang dikerjakan dengan proses permesinan dan kerja
bangku.
3.5.1 Persiapan proses pembuatan (produksi)
Persiapan merupakan bagian penting untuk mewujudkan sebuah
rancangan menjadi sebuah alat (produk) yang bisa digunakan. Dengan
melakukan sebuah persiapan diharapkan operator benar-benar
