commit to user
Sedangkan untuk punch pierching digunakan ; 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 proses pengerjaan, antara lain :
1. Gaya pembentukan : gaya deep drawing dan gaya pengendali
blank. 2.
Gaya potong : gaya trimming dan gaya pierching.
3.4.1 Perhitungan gaya pembentukan
a. Gaya deep drawing F
Z
F
z
= U . t .
B
. α
Diketahui :
galvalum
= 550 Nmm
2
= 56,065 kgmm
2
= 56 kgmm
2
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 d
1
= diameter sisi bawah drawing mm d
x
= diameter tengah drawing mm d
2
= diameter sisi atas drawing mm d
3
= diameter setelah drawing mm a = sisi miring produk mm
D = d
1 2
+ 4.d
x
.a + d
3 2
-d
2 2
commit to user
Mencari diameter tengah drawing d
x
; d
x
= d
x
= = 38, 35 mm
Mencari sisi miring produk a ;
= 12,3 mm Sehingga besarnya diameter blank D untuk shell silindris, yaitu :
D = 35,7
2
mm
2
+ 4.38,35 mm . 12,3 mm + 61,7
2
-41
2
= 1274,49 mm
2
+ 1886,82 mm
2
+ 2125,89 mm
2
= 5287,2 mm
2
=72,71 mm = 73 mm
Mencari drawing ratio m ;
Di mana, D = diameter awal sebelum drawing mm dx = diameter tengah drawing mm
m = deep drawing ratio m
=
,
= 0,525
a= 41 mm – 35,7 mm
2 12
2
+ 2
41 mm + 35,7 mm 2
d
x
D m =
d2 + d1 2
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 = 0,525 tidak ada, maka dipakai nilai m = 0,5 sehingga diperoleh
α = 1
Grafik hubungan antara m drawing ratio, β, dan α
Sumber : Punching Tool 2, ATMI Surakarta Maka,F
Z
= U . t .
B
.
α
= π . d
x
.t .
B
.
α
= 3,14 . 38,35 mm . 0,5 mm . 56 kgmm
2
= 3371,732 kg
b. Gaya pengendali blank atau blank holding force F
B
sumber : punching tool 2, ATMI Surakarta
Di mana, F
B
= Gaya Pengendali Blank kg A =
luasan drawing mm
2
p = tekanan bidang kgmm
2
D = diameter awal sebelum drawing mm
d
x
= Diameter Tengah Drawing mm
F
B
= A . p = π4 .D
2
– d
x 2
. p
commit to user
Mencari harga p;
Di mana, d = diameter setelah deep drawing mm β = 1m = kebalikan deep drawing ratio
t = tebal plat material mm = tegangan tarik material kgmm
2
β = 1m =
10,525 =
1,9 d =
D β
= 73
mm1,9 =
38,42 mm
sehingga,
p
= 0,0025 . 1,1942 . 56 kgmm
2
p
= 0,167 kgmm
2
Maka, F
B
= A . p =
π4 . D
2
– d
x 2
.p =
π4 . 73
2
– 38,35
2
mm
2
. 0,167 kgmm
2
= 505,8 kg
c. Mencari total gaya pembentukan
Jadi, F
DD
= F
total
= F
Z
+ F
B
= 3371,732 kg + 505,8 kg = 3877,532 kg
= 3,877532 ton
= 3,9 ton
Kesimpulan : mampu dikerjakan mesin
F
DD
= F
Z
+ F
B
p = 0,0025 . .
galvalum
steel
β – 1
2
+ 0,5 . d
100 . t
p =
0,0025
.
. 56kgmm
2
1,9 – 1
2
+
0,5 . 38,42 mm 100 . 0,5 mm
commit to user
d. Kerja drawing mesin single action sumber : punching tool 2,
ATMI Surakarta
Di mana, X
A
= 0,8 berdasarkan nilai m = 0.525
Maka, W
S
= [ 0,8 . 3371,732 kg + 505,8 kg ] . 12 mm = 38438,23 kg.mm
= 38,438 ton.mm
3.4.2 Perhitungan gaya potong
1. Gaya blanking
Di mana, F
T
= Gaya blanking kg U
= Keliling pemotongan mm t
= Tebal plat mm = Tegangan geser material kgmm
2
Diketahui :
galvalum
= 550 Nmm
2
= 56,065 kgmm
2
= 56 kgmm
2
U = π . D
luar
= 3,14 . 61,7 mm =
193,738 mm
t = 0,5
mm Maka, F
T
= U . t . = 193,738 mm . 0,5 mm . 56 kgmm
2
= 5424,664 kg = 5,424 ton
Kesimpulan : tidak mampu dikerjakan mesin kapasitas mesin 5 ton
F
T
= U . t . W
S
= [ X
A
. F
Z
+ F
B
] . h
commit to user
2. Gaya pierching
Di mana, F
P
= Gaya pierching kg
U = Keliling pemotongan mm T
= tebal plat mm = tegangan geser material kgmm
2
Diketahui :
galvalum
= 550 Nmm
2
= 56,065 kgmm
2
= 56 kgmm
2
U =
π .[3.D
P1
+ D
P2
] =
3,14 . [3 .8,5 mm + 6 mm]
= 98,91
mm Untuk t = 0,5 mm
Maka, F
P
= U . t . = 98,91 mm . 0,5 mm . 56 kgmm
2
= 2769,48 kg
= 2,769ton
Kesimpulan : mampu dikerjakan mesin Dari perhitungan gaya-gaya diatas dapat diketahui bahwa
besarnya gaya mesin 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 tonase 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
F
P
= U . t .
commit to user
tool yang kerjanya dilakukan secara terpisah antara proses drawing, trimming, maupun pierching.
3.4.3 Perhitungan gaya pegas stipper sumber : punching tool 1, ATMI
Surakarta . .
. .
Diketahui data pegas stipper yang digunakan sebagai berikut : L
: Panjang pegas dalam keadaan tanpa beban = 75mm L
1
: Panjang pegas dalam keadaan beban tekan = 34,5 mm p
: Jarak pitch pegas = 5,5 mm
d : Diameter kawat pegas
= 2 mm Dm : Diameter pitch pegas
= 15 mm G : Modulus Puntir untuk steel DIN 17221
= 80.000Nmm
2
sumber : punching tool 1, ATMI Surakarta Mencari panjang penekanan pegas f ;
f = L
- L
1
= 75 mm – 34,5 mm =
40,5 mm
Mencari jumlah lilitan efektif i
f
;
mm , mm
, lilitan
Maka, F
G . d . f . D . i
commit to user
F .
N mm . mm . , mm .
mm . F
. .
N mm
. mm
F ,
N
Fa = 2,5 dari F pembentukan Fz = 2,5 x 3877,532 kg x 9,81 ms
2
= 950,96 N Karena Fa = 950,96 N, maka pegas di dalam proses deep drawing
seperti perhitungan di atas dapat digunakan dalam jumlah 6 buah. 3.4.4
Perhitungan punch terhadap 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 bahan punch Nmm
2
tabel 2.3 I = momen inersia mm
4
S = panjang mata punch mm I =
π4 . r
4
= π4 . 3mm
4
= 63,585 mm
4
F
K
=
3,14
2
.
210000 Nmm
2
.
63,585 mm
4
55mm
2
F
K
= π
2
.E . I S
2
commit to user
= = 44558,14 N
= 4542,11 kg F
P
= U . t . = 3,14 . 6mm .0,5 mm . 56 kgmm
2
= 527,25 kg Karena gaya potong yang terjadi pada proses pierching dengan diameter paling
kecil adalah sebesar 527,52 kg F
K
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.mm
2
3025 mm
2
commit to user
δ = t + 0,02 . √ t = 0,5 mm + 0,02 .
. , mm = 0,545 mm
= 0,55 mm
Rumus Clearance trimming dan pierching: . .
Di mana, δ
= Clearance mm
C = faktor kerja 0,035 – 0,005 Yang
biasa digunakan
0,01 S = tebal plat mm
= tegangan geser kgmm
2
Maka besarnya clearance pada proses trimming dan pierching, yaitu :
δ = C . S . √ = 0,01 . 0,5 mm .
2
= 0,037 mm
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
Punch : D
n
= d
n
– 2
Die : D
n
’ = d
n
commit to user
Deep drawing punch :
D
1
= d
1
– 2 = 35,7 mm – 2 . 0,55 mm
= 34,6 mm
D
x
= d
x
– 2 = 38,35 mm – 2 . 0,55 mm
= 37,25 mm
D
2
= d
2
– 2 = 41 mm – 2 . 0,55 mm
= 39,9 mm a =
12,3 mm Deep drawing dies :
commit to user
D
1
’ = d
1
D
x
’ = d
x
= 35,7 mm = 38,35 mm
D
2
’ = d
2
a= 12,3 mm = 41 mm
Radius ringdie : r
R
= 0,05.[ 50 + D – d
1
] . √
= 0,05.[50 + 73 – 35,7]. √ ,
= 2,17 mm
= 2,2 mm
Radius punch : harus lebih besar dari radius die r
P
= 6 . t = 6 . 0,5 mm
= 3 mm
b. Trimming
Punch : D
1
= D - f – 2s
Die : D
2
= D – f
Trimming D = 61,7 mm
Trimming punch : D
1
= D – f – 2s = 61,7 mm – 0,0253 mm – 2 . 0,037mm
= 61,6007 mm tabel 2.4
Trimming Die : D
2
= D – f = 61,7 mm – 0,0253 mm
= 61,6747 mm
c. Pierching
Punch : d
1
= d + f
Die : d
2
= d + f + 2s
commit to user
Pierching d = 8,5 mm
Pierching Punch : d
1
= d + f = 8,5 mm + 0,0253 mm
= 8,5253 mm
Pierching Die : d
2
= d + f + 2s = 8,5 mm+0,0253 mm+2 . 0,037mm
= 8,5993 mm
Pierching d = 6 mm
Pierching Punch : d
1
= d + f = 6 mm + 0,0253 mm
= 6,0253 mm
Pierching Die : d
2
= d + f + 2s = 6 mm + 0,0253 mm+2 . 0,037 mm
= 6,0993 mm
4. Perhitungan tebal dies minimum
Di mana, H = tebal dies minimum mm
Ftot = gaya total N
g = percepatan gravitasi ms
2
Diketahui : Ftot = 5000 kg = 49050 N
Maka,
H
. ,
= 17, 0998 mm
= 17 mm
Jadi, tebal die minimum untuk drawing, trimming, dan pierching adalah
≥ 17 mm.
commit to user
5. Panjang punch maks L
. . . .
Di mana, L
max
= Panjang Punch maksimum mm E =
Modulus Elastisitas Nmm
2
I = Momen Inersia bahan mm
4 g
= Tegangan Geser Nmm
2
S = Tebal material mm
K = Keliling Pemotongan mm I =
π4 . r
4
= π4 . 3mm
4
= 63,585 mm
4
r adalah jari-jari punch yang terkecil karena yang paling riskan atau gampang rusak
a. Deep drawing
K
drawing
= π .d
X
= 3,14 . 38,35 mm =
120,419 mm
Maka, L
maks drawing
= =
√ 11641,48 mm
2
= 107,89 mm
= 108mm panjang punch maks. yang
diperbolehkan b.
Trimming K
trimming
= π . D
= 3,14 . 61,7 mm π
2
. 210000 Nmm
2
. 63,585 mm
4
192,3 Nmm
2
. 0,5 mm . 120,491 mm
commit to user
= 193,738
mm Maka,
L
maks trimming
= =
√ 7235,829602 mm
2
= 85,064 mm
= 85,1mm panjang punch maks. yang
diperbolehkan c.
Pierching K
pierching
= π .d
1
+ 3. π . d
2
= 3,14 . 8,5 mm + 3 . 3,14 . 6 mm = 18,84 mm + 80,07 mm
= 98,91
mm Maka,
L
maks pierching
= =
√ 14173,04 mm
2
= 119,05 mm
=119mm panjang punch maks. yang
diperbolehkan
3.5 Proses Pembuatan Bagian-Bagian
