C. Progressive Tool - Materi mesin press

  MESIN PRESS Pengertian Mesin Press :

  Merupakan mesin yang digunakan pada proses pemotongan dan pembentukan sheet metal forming. Disebut juga sebagai mesin kempa. Konstruksi Utama Mesin Press: Pada dasarnya mesin press atau biasa disebut pula dengan mesin kempa terdiri dari :

  1. Frame Machine (Rangka Mesin), yang berfungsi menyangga mesin secara keseluruhan, khususnya ram dan bed.

  2. Ram/Slide, bagian mesin yang dapat bergerak translasi dan berfungsi memberikan gaya tekan pada benda kerja ke arah bed mesin.

  3. Bed, bagian mesin tempat meletakkan benda kerja dan menahan gaya tekan.

  4. Mekanisme penggerak ram.

  Jenis-jenis mesin Press:

  A. Berdasar sumber jumlah gerak pengempaan slide/ram: 1. Single Action Press.

  Mesin Press ini hanya memiliki gerakan slide tunggal. Mesin Press ini biasa digunakan untuk proses blanking, embossing, coining dan drawing. Kadang-kadang diperlukan tekanan pneumatik pada die cushion untuk menjepit material (blank holder pressure) selama proses drawing.

  2. Multiple Action Press. Mesin Press ini memiliki lebih dari satu slide. Slide bagian luar biasanya berongga dan berfungsi menjepit material (blank), sedangkan yang bagian dalam berfungsi sebagai penekan (punch). Mesin ini cocok untuk proses drawing.

  a. Arch Frame Press Bentuk melebar ke bawah menyerupai sebuah busur (arch). Dengan bentuk yang melebar ke arah bawah memungkinkan dapat menapung benda kerja yang lebar. crankshafts berukuran kecil, tidak diperuntukkan pengerjaan benda kerja yang besar atau berat. b. Gap Frame Press Bentuk huruf C, sehingga memiliki ruang yang luas untuk penempatan dies serta benda kerja yang lebar dan panjang. Termasuk dalam kelompok Gap Frame Press adalah jenis Bench Press, Horn Press dan Turret Press. Bench press adalah mesin press dengan rangka gap frame yang berukuran relatif kecil Terkadang rangkanya dapat dimiringkan (inclinable) sehingga benda kerja dan scrap dapat tergelincir turun ke belakang. Horn Press adalah gap frame press yang memiliki silinder atau poros yang menggantikan fungsi bed dan biasa digunakan untuk proses seaming, riveting dan embossing. Turret press adalah gap frame press yang dimodifikasi sehingga memiliki upper dan lower turret yang dapat membawa beberapa dies dan punch sekaligus.

  c. Straight-Sided Press Memiliki banyak variasi dalam jenis dan ukuran serta memiliki konstruksi yang lebih kaku (rigid).

  Pengaturan Mesin Press: 1. Kecepatan pengempaan (slide/ram).

  Pengaturan kecepatan ini hanya dapat dilakukan pada mesin press hidraulik. Pada proses pemotongan digunakan kecepatan slide yang lebih tinggi dibandingkan dengan proses pembentukan. Di samping itu kecepatan yang digunakan bergantung pada ketebalan benda kerja yang digunakan, semakin tebal benda kerja yang digunakan maka semakin rendah kecepatan slide/ram yang digunakan.

  2. Ketinggian Dies. Ketinggian dies adalah jarak antara dies bagian atas yang dipasang pada slide/ram mesin press dengan cetakan (dies) bagian bawah yang dipasang pada meja mesin press (bolster). Secara umum ketinggian cetakan ini harus lebih besar dari tinggi benda yang dihasilkannya dengan mempertimbangkan ruang untuk mengambil benda kerja yang dihasilkan.

  3. Tekanan penjepit. Penjepit yang digunakan baik dalam bentuk blank holder atau dalam bentuk draw beads akan mempengaruhi bentuk deformasi yang terjadi. Makin tinggi tekanan yang digunakan maka makin terhambat aliran material yang terjadi. Tekanan yang digunakan harus optimum untuk menjamin terjadinya aliran material yang tepat dan mencegah terjadinya kerutan atau robek.

  Jenis-jenis mesin press Pengertian Press Tool

  Press Tool adalah

  peralatan yang mempunyai prinsip kerja penekanan dengan melakukan pemotongan pembentukkan atau gabungan dari keduanya (press tool

  

1, hal 1). Peralatan ini digunakan untuk membuat produk secara massal dengan

produk output yang sama dalam waktu yang relatif singkat.

  Klasifikasi Press Tool

  

  

  

  

   sederhana sehingga untuk jenis pengerjaan yang rumit tidak dapat dilakukan oleh jenis press tool ini. Proses pengerjaan yang dapat dilakukan hanya satu jenis saja.

  B.Compound Tool

  Pada press tool jenis ini, dalam satu penekanan pada satu station terdapat lebih dari satu pengerjaan, dimana proses pengerjaannya dilakukan secara serentak. Pemakaian jenis compoundtool ini juga mempunyai keuntungan dan kerugian.

  Keuntungan compoundtool · Dapat melakukan beberapa proses pengerjaan dalam waktu yang bersamaan pada station yang sama.

  · Kerataan dan kepresisian dapat dicapai. · Hasil produksi yang dicapai mempunyai ukuran yang lebih teliti. Kerugian compoundtool: · Konstruksi dies menjadi lebih rumit.

  · Terlalu sulit untuk mengerjakan material yang tebal. · Dengan beberapa proses pengerjaan dalam satu station menyebabkan perkakas cepat rusak.

C. Progressive Tool

  

ProgressiveTool merupakan peralatan tekan yang menggabungkan sejumlah

  operasi pemotongan atau pembentukkan lembaran logam pada dua atau lebih station kerja, selama setiap langkah kerja membentuk suatu produk jadi.

  Keuntungan progressivetool :

  · Dapat diperoleh waktu pengerjaan produksi yang relatif singkat dibandingkan simpletool.

  · Pergerakkan menjadi lebih efektif. · Dapat melakukan pemotongan bentuk yang rumit pada langkah yang berbeda.

  Kerugian progressivetool: · Ukuran alat lebih besar bila dibandingkan simpletool dan compoundtool.· Biaya perawatan besar.

  · Harga relatif lebih mahal karena bentuknya rumit.

  Jenis - jenis Pengerjaan Pada PressTool

  Berdasarkan proses pengerjaannya, presstool dibedakan menjadi dua kelompok besar, yaitu:

1. CuttingTool

  Yaitu suatu proses pengerjaan yang dilakukan dengan cara menghilangkan sebagian material atau pemotongan menjadi bentuk yang sesuai dengan keinginan. Adapun proses yang tergolong dalam cuttingtool ini adalah sebagai berikut: a. Pierching

  

Pierching adalah proses pemotongan material oleh punch dengan prinsip

  kerjanya sama dengan proses blanking, namun seluruh sisi potong punch melakukan proses pemotongan. Pada alat ini proses pierching adalah punch untuk membuat lubang.

  b. 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.

  c. Notching

  Notching adalah proses pemotongan oleh punch, dengan minimal dua sisi yang terpotong, namun tidak seluruh sisi punch melakukan pemotongan.

  Tujuan dalam pemotongan ini adalah untuk menghilangkan sebagian material pada tempat-tempat tertentu yang diinginkan.

  d. Parting

  Parting adalah proses pemotongan untuk memisahkan blank melalui satu

  garis potong atau dua garis potong antara komponen yang satu dengan komponen yang lain. Biasanya proses ini digunakan pada pengerjaan bentuk-bentuk blank yang tidak rumit atau bentuk material yang sederhana.

  e. 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 dilakukan terlebih dahulu.

  f. Trimming

  Trimming adalah merupakan proses pemotongaan material sisa, guna

  mendapatkan Fininshing ini digunakan untuk memotong sisa penarikan dalam maupun benda hasil penuangan.

  g. Cropping

  Cropping adalah merupakan 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 lebar yang sama dengan ukuran yang diminta serta mempunyai panjang material sesuai dengan jumlah komponen yang diminta. Proses Cropping ini digunakan untuk membuat komponen Blanking berbentuk sederhana, tidak rumit dan teratur.

  h. Lanzing

  Lanzing adalah merupakan proses pengerjaan gabungan antara penekukan (bending) dan pemotongan (cutting). Hasil proses ini berupa suatu tonjolan.

  Sedangkan Punch yang digunakan sedemikian rupa, sehingga Punch dapat memotong pelat pada dua sisi sampai tiga sisi serta pembengkokannya pada sisi Punch yang keempat. (Press Tool 1).

2. FormingTool

  Yaitu proses pengerjaan material yang dilakukan tanpa pengurangan atau penghilangan, akan tetapi hanya mengubah bentuk geometris benda kerja. Yang tergolong dalam formingtool adalah bending, flanging, deepdrawing, curling dan embossing.

  a. Bending Proses bending merupakan proses pembengkokkan material sesuai dengan yang dikehendaki. Proses pembendingan dapat dilakukan pada proses dingin ataupun pada proses panas. Perubahan yang terjadi pada proses ini hanya bentuknya saja namun volume material yang dibendingkan akan tetap.(Press

  Tool 1)

  b. Flanging

  Flanging adalah proses yang menyerupai proses bending hanya perbedaanya

  terletak pada garis bengkok yaitu bukan merupakan garis lurus namun merupakan radius. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut: c. DeepDrawing

  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. (Press Tool 1). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut: d. Curling

  Merupakan pembentukkan profil yang dilakukan pada salah satu ujung material.

  e. Embossing

  Embossing merupakan proses pembentukkan contour material pada salah satu sisi material tersebut.

3. Prinsip Kerja Alat

  Press Tool atau Perkakas Tekan atau suatu alat yang digunakan untuk

  memotong logam dengan cara penekanan. Secara operasional Press Tool ini dapat bekerja sebagai alat potong atau pun sebagai alat pembentuk plat atau lembaran yang dikehendaki. Press Tool berfungsi memproduksi ratusan atau bahkan ribuan dari komponen yang sama dalam waktu yang relatif singkat.

  Terkadang di dalam suatu Press Tool terjadi proses pengerjaan secara bersamaan antara proses pemotongan dan proses pembentukan sekaligus. Dan proses pengerjaan secara bersamaan inilah yang akan penulis rancang.

  Adapun prinsip kerja rancangan adalah sebagai berikut : 1. Pelatlembarandimasukkan pada mesinProgressiveTool.

  2. ProgressiveToolakanbergerakturundenganditekan secara manual yang kemudianakanmembuatPunch bergerakturun dan mampumemberikantekanataureaksiterhadappelat.

  3. ProgressiveToolterusbergerakturun dan tetapditekan secara manual sehinggamembuat Punchdapatmelubangilembaranpelatdenganukuran yang telahditentukan.

  KemudianPunch berikutnyalangsungmembentuklembarantersebutmenjadiproduk yang direncanakan.

  4. SetelahprosesselesaiPunch akanbergeraknaikkembalikeposisisemula dan secara bersamaanpelontarakanmelontarkanlembaranpelat yang telahberbentukprodukjadi.

  Bagian-BagianDariPressTool

• Presstoolmerupakansatukesatuandaribeberapakomponen. Komponen komponentersebut antara lain:

  a. TangkaiPemegang (Shank)

  Tangkaipemegangmerupakansuatukomponenalatbantuproduksi yang berfungsisebagaipenghubungalatmesinpenekandenganpelat atas (tooldesign 2,

  hal16 ). Shankbiasanyaterletak pada titikberat yang

  dihitungberdasarkanpenyebaran gaya-gaya potong dan gaya-gaya pembentukkandengantujuanuntukmenghindaritekanan yang tidakmerata pada pelat atas.

  b. Pelat Atas (TopPlate) Merupakan tempat dudukan dari shank dan guidebush (sarung pengarah).

  c. Pelat Bawah (Bottom Plate)

  Pelat bawah merupakan dudukan dari dies dan tiang pengarah sehingga mampu menahan gaya bending akibat dari reaksi yang di timbulkan oleh

  punch.

  d. Pelat Penetrasi

  Pelat penetrasi berfungsi untuk menahan tekanan balik saat operasi berlangsung serta untuk menghindari cacat pada pelat atas, oleh karena itu pelat ini harus lebih lunak dari pelat atas.

  e. Pelat Pemegang Punch (PunchHolderPlate)

  Pelat pemegang punch berfungsi untuk memegang punch agar posisi punch kokoh dan mantap pada tempatnya.

  f. Punch Punch berfungsi untuk memotong dan membentuk material menjadi produk

  jadi. Bentuk dari benda jadi tergantung dari bentuk punch yang dibuat. Bentuk

  punch dan dies haruslah sama. Punch haruslah dibuat dari bahan yang mampu

  menahan gaya yang besar sehingga tidak mudah patah dan rusak. Pada perencanaan alat bantu produksi ini untuk punch dipilih bahan Amutits yang dikeraskan pada suhu 780 – 820 C lalu di Tempering pada suhu 200 C agar diperoleh sifat yang keras tetapi masih memiliki kekenyalan.

  g. Tiang Pengarah (Guide Pillar)

  Tiang pengarah berfungsi mengarahkan unit atas, sehingga punch berada tepat pada dies ketika dilakukan penekanan.

  Dies

  Terikat pada pelat bawah dan berfungsi sebagai pemotong dan sekaligus sebagai pembentuk.

i. PelatStripper

  Pelat stripper adalah bagian yang bergerak bebas naik turun beserta pegas yang terpasang pada baut pemegangnya. Pelat ini berfungsi sebagai pelat penjepit material pada saat proses berlangsung, sehingga dapat menghindari terjadinya cacat pembentukkan permukaan benda kerja seperti kerut dan lipatan, juga sebagai pengarah punch.

  j. Pegas Stripper

  Pegas stripper berfungsiuntuk menjaga kedudukan striper, mengembalikan posisi punch ke posisi awal, dan memberikan gaya tekan pada strip agar dapat mantap (tidak bergeser) pada saat dikenai gaya potong dan gaya pembentukan.

  k. Baut Pengikat

  Baut pengikat berfungsi untuk mengikat dies kepelat bawah dan pelat pemegang punch kepelat atas. Baut pengikat dipilih standard baut pengikatdan ketebalan dies.

Tabel 2.1 Standar Baut Pengikat Ukuran Baut Jarak minimum Jarak maksimum Tebal Dies

  M5

  15 50 10 ÷ 18 M6

  25 70 15 ÷ 25 M8

  40 90 22 ÷ 32 M10 60 115 27 ÷ 38 M12 80 150 > 38

  l. Pin Penepat

  Pin penepat berfungsi untuk menepatkan dies pada pelat bawah dan pelat pemegang punch(Punch holder) ke pelat atas, sehingga posisi dies kepelat bawah dan posisi pelat pemegang punch kepelat atas dapat tearah dan kokoh.

Tabel 2.2 Standar Pin Penepat

  

Tebal Dies Minimum Baut Minimum Pena

  

19 M8 Φ6

  

24 M8 Φ8

  

29 M10 Φ10

  

34 M10 Φ10

  

41 M12 Φ12

  

48 M16 Φ16

m. Sarung Pengarah (Bush)

  Sarung pengarah berfungsi untuk mengarahkan tiang pengarah dan mencegah cacat pada pelat atas. Pada perencanaan alat bantu produksi ini untuk sarung pengarah dipilih bahan kuningan.

  Rumus Gaya-gaya perencanaan

  Dalam perencanaan ini dibutuhkan dasar-dasar perhitungan yang menggunakan teori dan rumus-rumus tertentu. Adapun teori dan rumus-rumus tersebut antara lain : Untuk mecari gaya-gaya perencanaan terlebih dahulu mengetahui gaya-gaya yang bekerja pada suatu rancang bangun benda.

  Adapun gaya-gaya yang terjadi:

  a. Gaya Pierching

  Untuk menentukan gaya pierching dapat digunakan rumus seperti dibawah ini : Fp = 0,8 ´ U ´ t ´ s t (N) Dimana : U = panjang sisi potong (mm) S = tebal material proses (mm) 0,8 merupakan konversi dari tegangan tarik ke tegangan geser untuk bahan

  2 yang mempunyai tegangan tarik kurang dari 900 N/mm .

  b. Gaya Notching

  Gaya notching ini dapat dicari dengan menggunakan rumus: Ft = 0,8 ´ U ´ t ´ s t (N)

  c. Gaya Blanking

  Untuk menentukan gaya blanking ini dapat diketahui dengan menggunakan rumus : Ft = 0,8 ´ U ´ t ´ s t (N)

  d. Gaya Forming (Deep Drawing)

  Gaya pembentukan yang terjadi dapat dicari dengan menggunakan rumus :

  F = p ´ d ´ t ´ Rm ( - K) Dimana :

  

2

F = Gaya pembentukan (N/mm )

  d = Diameter pembentukan benda kerja (mm)

  2 Rm = Tegangan Tarik (N/mm )

  D = Diameter bentangan benda kerja sebelum dibentuk (mm) S = Tebal Pelat (mm) K = Konstanta (0,6 ÷ 0,7)

  e. Gaya pegas Stripper

  Pada perencanaan ini posisi stripper terletak pada unit bawah dan tebal

  spesimen yang akan dibentuk adalah 1,2 mm, maka langkah untuk

  menentukan gaya pegas stripper adalah sebagai berikut: Fps = 5÷20% x F Total Dimana: Fps = Gaya pegas stipper (N) F = Gaya Total (N)

  f. Perhitungan gaya pegas pelontar

  Untukmencari gaya pegas pelontarinidihitungterlebihdahuluvolume pena pelontardenganrumus: V = Dimana:

  

3

V = Volume pena pelontar (mm )

  D = Diameter pena pelontar (mm) T = Tinggi pena pelontar (mm) Kemudiandicarijumlahmassatotalnyadenganrumus : M = V t .

  Dimana :

  3 = massajenisbahan (kg/m )

  Barudidapat gaya pegas pelontar, yaitu : F = m .g Dimana : F = Gaya pegas (N) m = Massa bahan (kg)

  2

  g = Gravitasi bumi (9,81 m/s )

  g.Rumus mencari panjang Punch maksimum

  Dalam mencari panjang Punch maksimum dipakai punch yang memiliki diameter terkecil/yang paling kritis.

  Dimana: L = Panjang Punch maksimum (mm)

  maks

  

2

E = Modulus Elastisitas (N/mm )

  

4

I = Momen Inersia bahan (mm )

  2 R = Tegangan tarik bahan (N/mm ) m

  S = Tebal material (mm) r = Jari-jari Punch terkecil (mm)

  Fb = gaya maksimum (N)

h. Rumus mencari tebal Die

  Rumus Empiris mencari tebal pelat untuk mencari tebal Die berdasarkan gaya total yang di butuhkan untuk perencanaan press tool adalah : Dimana : H = Tebal Die (mm)

  

2

  g = Gravitasi bumi (9,81 m/det ) F = Gaya total (N)

i. Menghitung Clearance Punch dan Die

  Setiap operasi pemotongan yang dilakukan Punch dan Die selalu ada nilai kelonggaran yang diambil.

  Untuk tebal pelat (s) ≤ 3 mm U

  s = C.S.

  Dimana : U

  s

  = Kelonggaran tiap sisi (mm) D p = Diameter Punch (mm) D d = Diameter lubang Die (mm) C = Faktor kerja (0,005 ÷ 0,025) S = Tebal pelat (mm) τ t = Tegangan geser bahan (N/mm

  2

  )

  j.Perhitungan Gaya Buckling

  Batang punch yang ramping cendrunguntuk melengkung dan akibatnya akan timbul momen. Gejala seperti ini disebut buckling. Besar gaya bucklimg menurut rumus euler sebagai berikut :

  Fb = E · I min · π ² ………………( Budiarto. 2001,hal 81 ) S² Dimana : Fb = Gaya Buckling ( N ) E = ModulusElastisitas( N/mm² ) Imn = MomenInersia( mm ) S = Panjang Punch ( mm )

  Gaya bucklimgdapat juga dicariberdasarkankerampingannya, yaitu : λ ≥ λ0 Digunakanuntukrumuseuler λ<λo Digunakanuntukrumustetmejer λ = S/i

  i =

  Dimana : S = Panjang Batang (mm ) A = Luas penampang ( mm² ) i = jari- jari girasi λ = kerampingan I = Momen Inersia Apabila menggunakan rumus tetmejer maka rumusnya adalah sebagai berikut:

Tabel 2.2 HargaElastisitas pada RumusTetmejer

  

Bahan E( N /mm²) λ0 Rumus tetmejer

  ST 37 210.000 105 δB = 310 – 1,14 λ ST 50 dan ST 60 210.000 89 δB = 335 – 0,6 λ Besi tuang 100.000 80 δB = 776 - 12λ + 0,053λ

  k. Rumus titik berat gaya

  Dimana : X = Titik berat terhadap sumbu x Y = Titikberatterhadapsumbu y xi = Titikberatke-i terhadapsumbu x yi = Titikberatke-i terhadapsumbu y ΣF = Gaya proses pada satubidang (N)