BAB II Landasan Teori

5

BAB II

Landasan Teori

2.1 Pengenalan Mengenai Punching Tool

Dalam dunia industri manufactur ada beberapa jenis proses produksi, salah satunya adalah proses pengerjaan sheet metal yang menggunakan seperangkat alat yang disebut punching tool yang digerakkan oleh mesin press.Punching Tool adalah:

Seperangkat alat yang digunakan dalam proses pengerjaan sheet metal

yang di padukan dengan mesin press.[1]

Secara umum Punching Tool dapat didefinisikan sebagai alat bantu pembentukan/pemotongan produk dari bahan dasar lembaran yang operasinya menggunakan mesin press dan menyisakan material sisa yang disebut scrap.

Dari penjelasan tersebut dapat disimpulkan bahwa proses pengerjaan dengan penggunaan punching tool sangat cocok untuk pengerjaan sheet metal yang menuntut keseragaman bentuk dan dimensi produk dengan tingkat produktivitas yang tinggi.

2.2 Penjelasan Istilah-istilah dalam Perkakas Punching Tool 2.2.1 Istilah – istilah pada dies

Dies mempunyai beberapa bagian yang saling berhubungan untuk mendukung fungsi dari dies tersebut. Berikut merupakan pembahasan secara umum bagian-bagian dari dies.Yang dijelaskan di dalam gambar berikut:

6

Gambar 2.1 Bagian-bagian dies[1]

Pada bidang Punching Tool memilikai beberapa istilah-istilah khusus yang sering digunakan untuk mempermudah komunikasi, beberapa diantaranya :

a. Die Set

 Upper Plate

Merupakan bagian dari dies yang berada di bagian atas yang mengikat posisi punch, punch retainer (punch holder),

guide bush, dan stripper plate.

 Lower Plate

Bagian dari dies yang berada di bagian bawah berfungsi sebagai penyangga di- die retainer (backing die plate), guide pin dan blank holder.

 Guide Pin

Bekerjasama dengan guide Bush dengan suaian sliding, berfungsi sebagai pengatur kelurusan antar punch dan die saat proses punch. Pada umumnya terikat pada lower plate.

 Guide Bush

Merupakan pasangan dari guide pin, pada umumnya terikat pada upper plate.

7

 Dowel Pin

Merupakan pin yang berfungsi untuk mengatur posisi dari dua komponen atau lebih agar diperoleh koordinat fungsi yang tepat setelah proses assembling.

 Stripper Plate

Merupakan komponen yang bertugas menekan sheet metal saat proses pemotongan dan bending, serta melepaskan sheet

metal yang menjepit punch akibat efek spring-back material.

 Stripper Bolt

Berfungsi untuk menyangga stripper plate dan juga berfungsi sebagai guide pergerakan stripper plate.

 Punch

Bagian dari dies yang terikat pada upper plate dan memiliki fungsi sebagai pisau pemotong dengan bentuk dan dimensi sesuai dengan yang kita inginkan.

 Pilot Punch

Bagian yang berfungsi untuk menjadi guide dari sheet

metal agar berada di posisi yang tepat pada saat proses

pemotongan.

 Guide Lifter

Komponen dies/press tool yang berfungsi untuk mengatur posisi material dari sisi samping dan juga sekaligus mengangkat material sesuai dengan tuntutan proses.

 Compression Spring

Merupakan komponen untuk memberikan gaya tekan untuk menekan sheet metal dan pendorong balik stripper plate agar dapat kembali ke posisi semula.

b. Guide Rel

Adalah komponen pendukung yang berfungsi untuk menyesuaikan arah material dengan proses pengerjaan. Pada umumnya berada di sisi samping material.

8 c. Makura / Spacer Block

Merupakan bagian dari dies yang berfungsi sebagai landasan pada bagian atas maupun bagian bawah dies. Bagian ini berfungsi untuk menyesuaikan dies dengan langkah mesin serta memberikan jarak untuk keluarnya material.

d. Shank

Adalah bagian paling atas dari dies yang berbentuk silindris yang berfungsi untuk menghubungkan dies dengan mesin press. Bagian ini terhubung langsung dengan mesin dengan cara memasukkan shank ke lubang pada bed mesin press bagian atas

(slide).

2.2.2. Istilah-istilah Pada Proses Press Working

Pada perancangan progressive die ini, kami akan melakukan beberapa proses dalam dies kami, proses-proses itu antara lain :

a. Cutting

Proses pemotongan pada sheet metal yang umum digunakan adalah  Blanking

Proses pemotongan sheet metal dengan tujuan untuk mendapatkan hasil potongan yang digunakan sebagai produk

 Piercing

Proses pemotongan sheet metal untuk mendapatkan lubang yang

sesuai dengan desain produk.3

9  Notching

Proses pemotongan sebagian yang memotong tepi sheet metal yang membentuk dua sisi pemotongan.

Gambar 2.3 Proses Notching[5]

b. Forming

Proses ini bertujuan untuk melakukan pembentukan pada sheet

metal agar sesuai dengan permintaan desain produk. Beberapa proses

yang dapat dikategorikan sebagai proses forming adalah :  Bending

Proses pembentukan sheet metal dengan melakukan proses

pembengkokan dengan kemiringan tertentu sesuai dengan

10

Gambar 2.4 Proses Bending[5]  Burring

Merupakan pembentukan flange pada lubang dengan tujuan untuk memperkuat bagian tepi dari lubang yang akan digunakan untuk ulir. Pada proses ini dapat dikerjakan dengan lubang awalan maupun dengan cara hole flanging (tanpa awalan).

Gambar 2.5 Proses Burring[5]

 Embossing

Merupakan proses pembentukan sheet metal yang akan digunakan sebagai dekorasi maupun pembuatan rib sebagai penguat produk.

11

Gambar 2.6 Proses Embossing[6]

2.2.3. Jenis – Jenis Die / Press Tool

Pengggunaan press tool juga disesuaikan dengan proses pengerjaan dan tuntutan produk yang akan diproses, beberapa jenis die berdasarkan proses pengerjaannya adalah sebagai berikut:

a. Conventional Die

Dengan metode ini, punch terpasang pada upper shoe, sedangkan

die terpasang pada bottom shoe. Pada sistem ini, punch biasanya

terpasang terlebih dahulu, baru kemudian die dipasang menyesuaikan dengan punch-nya. Baik punch maupun die plate akan dipasang dengan menggunakan fastener, yaitu baut dan positioning pin (dowel pin).



12 b. Inverted Die

Inverted die adalah metode punching tool dengan posisi die plate

yang terpasang pada upper shoe. Karena posisi die-nya berada di atas, maka harus ada mekanisme yang dipakai untuk membuang hasil potongan keluar dari die. Prinsip kerja inverted die merupakan kebalikan dari conventional die. Pada inverted die hasil potongan atau blank didorong oleh shedder yang telah dilengkapi spring (pegas) yang berfungsi untuk memposisikan shedder kembali pada posisi awalnya, yaitu di permukaan die. Dan setelah semua komponen kembali ke posisi awal maka hasil proses pemotongan (blanking) tersebut akan jatuh dan menjadi produk yang diinginkan. Tetapi posisi scrap strip harus ditopang dengan stripper agar scrap strip tidak menjepit punch ketika proses berjalan.       T

Gambar 2.8 Inverted Die[1]

c. Compound Die

Yang dimaksud dengan Compound die adalah kombinasi antara

conventional die dan inverted die, yang bekerja dalam sekali langkah

13

Piercing punch terpasang pada upper shoe sedangkan piercing die

terpasang pada bottom shoe, hal ini merupakan metode kerja dari

conventional die. Piercing die dan blanking punch merupakan satu

bagian atau menjadi satu, artinya dia akan bekerja sebagai die dan sekaligus sebagai punch yang terpasang pada bottom shoe. Sedangkan

blanking-nya terpasang pada upper shoe, sehingga hal ini merupakan

kerja dari sistem inverted die. Metode ini dapat mempercepat proses produksi, namun demikian diperlukan persiapan-persiapan yang cukup teliti dan presisi untuk membuat perkakasnya.

Gambar 2.9 Compound Die[1]

d. Progressive Die

Progressive die adalah merupakan metode pemotongan yang

paling lengkap, yaitu suatu metode untuk membuat produk dengan dua tahap pengerjaan atau lebih dalam suatu proses yang berkelanjutan

14

dengan beberapa langkah/tahap. Setiap langkah akan menghasilkan satu macam pengerjaan, dengan kata lain benda kerja akan menjadi terbentuk apabila sudah melalui semua langkah yang ada. Bentuk-bentuk pengerjaannya dapat terdiri dari : piercing, blanking, forming, drawing,

cut off, bending, coining, embossing, dll.

2.3 Langkah-langkah Perencanaan Press Tool

Untuk menghasilkan proses pengerjaan produk yang sesuai dengan tuntutan, maka diperlukan perencanaan kerja yang baik. Selain itu perencanaan ini dapat mempermudah proses pembuatan dies itu sendiri agar dapat dikerjakan dengan efektif dan efisien sehingga dibutuhkan biaya produksi yang sesuai. Perencanaan-perencanaan yang kami maksud antara lain

1. Menghitung bentangan awal

Untuk memperoleh panjang material awal untuk satu produk, maka panjang yang diperoleh dengan bending harus dikalikan dengan faktor koreksi.

Tabel 2.1 Konstanta Bending[1]

lb = (ri + k . t). π .  180  ……….[2.1][3] Keterangan : Lb = panjang bentangan………. (mm) ri = radius dalam bending…... (mm)



= sudut bentangan………. (derajat)

k = konstanta bending

t = tebal material ……… (mm)

ri / t 0 – 0.5 > 0.5 - 1 ≥ 1 – 5 > 5

15

2. Membuat Lay-out scrap strip dan pemilihan variasi pengerjaan Untuk memperhitungkan efisiensi material maka diperlukan penentuan lay-out strip yang paling efisien sesuai dengan dimensi bahan baku. Dan selanjutnya menjadi acuan dalam proses pengerjaan pada press

tool. Ada dua jenis penentuan lay out pemotongan yang sangat

menentukan efisiensi dari material yaitu narrow run dan wide run.

3. Menghitung titik berat dan gaya-gaya yang terjadi.

Untuk memperoleh hasil perhitungan secara teoritis sebagai acuan desain. Perhitungan ini juga dapat membantu menentukan jenis mesin

press yang akan dipakai.

a.Rumus Titik Berat : Rumus titik berat adalah:

n 2 1 n n 2 2 1 1 0 l l l l . X l . X l . X X      ………[2.2][3] n 2 1 n n 2 2 1 1 0 l l l l . Y l . Y l . Y Y      ………[2.3][3]

b.Gaya Potong (Fpotong)

Rumus gaya potong adalah:

Fpot = τ b . A ………[2.4][3]

A = Kell pot . tebal ………[2.5][3]

Keterangan :

Fpot = Gaya potong ( N ) τ b = Shears Strength (N/mm2)

16 c.Bending Force :

k = 0,33

karena radius tajam dan

material dengan high plastic working stress s = 8 . 0 550 = 687,5 N / mm2

Rumus gaya bending adalah: F = A 2 t . L . s . k ………[2.7][3] Keterangan : F = bending force ………..N s =  ………...N/mm_b 2

L = lebar perumukaan bending………mm

t = tebal material………mm

k = konstanta bending

A = jarak radius luar + radius dalam + tebal material…….mm

d.Gaya Striper

17 e.Gaya yang diterima pegas

Gambar 2.10 Pegas[7]

dapat dihitung sebagai berikut: Fpegas = Pegas Jumlah a F ………..[2.8][3] f.Besar clearance

Besar clearance atau pembebas;

Piercing Punch : d1 = d + f

Piercing Die : d2 = d + f + 2s ………..[2.9][3]

Blanking Die : D2 = D – f

Blanking Punch : D1 = D – f – 2s ...[2.10][3]

Keterangan :

d1 = ukuran punch pada proses piercing ……..mm

18

d = ukuran produk yang dituntut ………mm

f = besar spring back material ………mm

s = clearance ……….. mm

2s = allowance ………. Mm

Di bawah ini adalah tabel besarnya spring back dan allowance yang sering digunakan untuk proses pemotongan material pelat :

Tabel 2.2 Spring Back and allowance[2] Tebal material T Spring back F Allowance 2s 0.05 0.005 0.01 0.10 0.010 0.02 0.25 0.020 0.04 0.40 0.020 0.06 0.63 0.030 0.08 1.00 0.050 0.11 1.25 0.050 0.13 1.60 0.080 0.18 2.00 0.080 0.25 2.50 0.100 0.25 3.20 0.100 0.30 4.00 0.100 0.35

Sebelum menentukan ukuran punch dan dienya kita harus mengetahui besarnya allowance yang diijinkan seperti pada tabel di atas agar hasil proses pemotongan sesuai dengan tuntutan. Jika angka tebal material tidak sesuai dengan tabel di atas, maka kami menghitung dengan metode interpolasi.

Pada prakteknya spring back material diabaikan dalam penentuan dimensi punch atau die karena nilainya kecil sehingga tidak terlalu berpengaruh pada perhitungan dimensi punch dan die.

19 g.Perhitungan penentuan Tonase Mesin Total gaya yang bekerja pada dies adalah:

Ftotal = Fpotong + Fbending + Fstripper + Fpegas stripper ……[2.11][3]

h.Tegangan Ijin Besar tegangan ijin:

_b = A F x x tebal panjang ton kapasitas …..………[2.12][3]

4. Menentukan jenis material dan standard part.

Untuk ukuran die set ditentukan dengan cara pandang dari segi estetitika yaitu ukuran die set proporsional sesuai dengan konstruksi masing – masing proses pada tuntutan produk yang akan dihasilkan. Namun demikian dalam menentukan tebal material masih tetap diperhatikan kekuatan material terhadap beban yang ditanggungnya. Untuk itu kami menghitung batas patah material apabila mendapat beban dari mesin press yang digunakan. Apabila  ≤ b ijin, maka

kekuatan dari material dalam batas aman (tidak melebihi batas patah). Sebaliknya, apabila  ≥ _b ijin, maka material tersebut tidak aman.

Oleh karena itu tebal dari material harus disesuaikan dengan batas tegangan ijin yang telah ada.

 = _b A F x x tebal panjang ton kapasitas

Penentuan jenis material ditentukan oleh jenis pekerjaan, material bahan baku Sheet metal dan umur pakai dari dies.

Data Umum yang dipergunakan :

Massa jenis besi : 7,85 kg/dm3

20 Tabel 2.3 Tabel ulir metris[8]

Thread As mm2 Strength rank 12,9 Fatigue strength Kgf/mm2 M4 8,78 13,1 M5 14,2 11,3 M6 20,1 10,6 M8 36,6 8,9 M10 58 7,4 M12 84,3 6,7 M14 115 6,1 M16 157 5,8 M20 245 5,2 M24 353 4,7

5. Menghitung waktu permesinan pengerjaan press tool.

Untuk menentukan waktu pengerjaan press tool secara teoritis sebagai acuan perhitungan biaya permesinan.

 Proses Drilling : Waktu Proses Drilling: Th = .S .1000 V .D .π L i. ………[2.13][3] Keterangan :

i = jumlah lubang yang sama

L = depth………..mm

D = diameter bor………...mm

V = feeding………m/menit

S = pemakanan………..mm/put

Th = waktu pemrosesan………...menit

Ketentuan proses drilling :

Z = 2 (jumlah mata potong)

V = 15 m/menit (feeding)

21  Proses Milling :

Waktu Proses Milling: Th = S i . L ……….[2.14][3] Keterangan : L = panjang langkah………..mm i = jumlah pemakanan = a depth jumlah S = Z x Zn x n

Ketentuan proses milling :

Z =12 (jumlah gigi) Zn = 0.02 mm/gigi V = 25 m/menit n = .D π .Vc 1000 Vc = 71 m/menit

a = 5 mm (Depth of Cut maksimal)

 Proses Grinding : Waktu Proses Grinding:

Th = .S .1000 V .i .B .L 2 ………[2.15][3] Keterangan : i = jumlah pemakanan = a depth jumlah

L = panjang material + 10 mm (over travel)

B = lebar material + tebal batu gerinda

Ketentuan proses grinding :

V = 5 m/menit

S melintang = 6 mm/langkah

22 6. Membuat Production Cost

Kegiatan ini dilakukan untuk memperoleh harga press tool setelah melakukan perhitungan biaya total proses engineering, permesinan, material, standard part, dan faktor keamanan produksi.

7. Pembuatan desain 3D dan 2D dies.

Untuk proses produksi dan memberikan gambaran secara jelas maka perlu adanya gambar 3D dan 2D untuk proses produksi.