commit to user 43
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 prosespengerjaan, 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 44
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 =
�� �
=
38,35mm 73mm
= 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 45
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 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 46
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 47
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 48
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 dikerjakanmesin 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 toolpunch dan die
yang dapat dipakai pada mesin dengan kapasitas 5 ton adalah jenis
simple press
F
P
= U . t .
commit to user 49
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 : 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
; � =
� �
= 75 mm
5,5 mm = 13,64
= 14 lilitan
Maka, F
spr
= G . d
4
. f 8 . D
m 3
. i
f
commit to user 50
F
spr
= 80.000 N
mm
2
. 2 mm
4
. 40,5 mm 8 .
15 mm
3
. 14 F
spr
= 51.840.000 N
mm
3
378.000 mm
3
F
spr
= 137,143 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 51
= = 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 52
δ = t + 0,02 . 10 t = 0,5 mm + 0,02 .
10 .0,5 mm = 0,545 mm
= 0,55 mm
Rumus
Clearance blanking
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
blanking
dan
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
dan
die
a.
Deep drawing Punch
: D
n
= d
n
– 2�
Die
: D
n
’ = d
n
commit to user 53
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 die
:
commit to user 54
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 ring die
: r
R
= 0,05.[ 50 + D – d
1
] . �
= 0,05.[50 + 73 – 35,7]. 0,3
= 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
Trimmingpunch
: D
1
= D – f – 2s
= 61,7mm –0,0253mm–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 55
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 =
49.050 N 9,81 m
s
2 3
= 17, 0998 mm
= 17 mm
Jadi, tebal
die
minimum untuk
drawing, trimming,
dan
pierching
adalah ≥ 17 mm.
commit to user 56
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 mm
commit to user 57
= 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