BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

Transkripsi

1 BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 4.1. Desain Dial Plate XYZ Dial plate merupakan salah satu bagian utama dari speedometer. Dial plate berbentuk lembaran plastik yang terdapat berbagai skala indikator pada lembaran tersebut seperti indikator kecepatan, transmisi, fuel, select switch, dll. Desain dari dial plate itu sendiri biasanya merupakan buatan dari costumer, jadi die press yang dirancang harus menyesuiakan desain dari dial plate XYZ tersebut. Gambar 4.1: Desain product dial plate XYZ 32

2 33 Gambar 4.2: Detail lubang dial plate XYZ 4.2. Bagian Utama Die Press Die press merupakan suatu kesatuan yang terdiri dari beberapa komponen. Sehingga dalam membuat desain die press perlu diperhatikan pula rancangan dari masing-masing komponennya. Komponen utama die press tersebut antara lain :

3 34 Gambar 4.3: Bagian bagian die press [ 2 ] Keterangan: 1) Shank 8) Lower Plate 2) Upper Plate 9) Guide Pin 3) Guide Bush 10) Stopper Pin 4) Punch Backing Plate 11) Stopper Sring 5) Punch Holder Plate 12) Fastener 6) Stripper Plate 13) Spring 7) Die Plate & Punch 14) Spring Guide 4.3. Lay Out Process Die press yang digunakan untuk membuat dial plate tipe XYZ ini dirancang menggunakan sistem progressive dengan tiga langkah proses (station). Dimana pada station pertama digunakan proses piercing, pada station kedua digunakan proses shaving, dan pada station ketiga digunakan proses blanking.

4 35 Piercing Shaving Blanking Gambar 4.4: Lay out process 4.4. Strip Lay Out Perhitungan tentang ekonomi bahan sangat penting dalam press work. Untuk menghemat penggunaan bahan baku dapat digunakan strip layout paling ekonomis yang dapat memberikan pemanfaatan bahan yang baik (Joshi, 1999). Pemanfaatan bahan untuk strip layout dapat ditentukan dengan rumus berikut : Material utilization... (Joshi, 1999) Dengan rumus tersebut maka dapat ditentukan besarnya pemanfaatan bahan dari strip layout yang digunakan. Data luas area pada strip layout berikut diukur menggunakan software solid work.

5 mm 230 mm Gambar 4.5: Strip layout Material utilization Material utilization = 56 % 4.5. Perhitungan Clearence Clearance adalah kelonggaran antara punch dan die yang diijinkan, besarnya diukur pada satu sisi. Besarnya clearance bergantung pada jenis material yang digunakan sebagai produk dan juga tebalnya. Menurut Die Press Engineering

6 37 Standart dari PT. XXX, clearance untuk material plastik adalah 1-2 % dari ketebalan material. Bahan yang digunakan untuk membuat dial plate XYZ adalah menggunakan PC sheet dengan ketebalan 1 mm, dengan menggunakan clearance 1,5 % dari tebal material. Maka besarnya clearance dapat dihitung dengan rumus : c = 1.5 %. t Keterangan : c = Clearance (mm) t = Tebal pelat (mm) Maka : c = 1.5 %. 1 (mm) = 0,015 (mm) Prinsip yang digunakan untuk menentukan Clearance antara punch dan die adalah sebagai berikut (Amin et al, 2012) : a. Jika lubang yang dihasilkan sebagai produk, maka yang menjadi acuan adalah punch, sedangkan die menyesuaikan ukurannya (ukuran die ditambah besar clearance). b. Jika blank yang dihasilkan sebagai produk, maka yang menjadi acuan adalah die, sedangkan punch menyesuaikan ukurannya (ukuran punch dikurangi besar clearance).

7 Perhitungan Gaya Proses Gaya potong pada perancangan ini meliputi gaya pada proses piercing, gaya pada proses shaving dan gaya pada proses blanking. Untuk menentukan besarnya gaya potong digunakan rumus : F p = τ g. U. t.... (Luchsinger, 1984) Keterangan: F p = Gaya potong (N) τ g = Tegangan potong (N/mm 2 ) U t = Keliling bidang potong (mm) = Tebal material (mm) Gaya Pada Proses Piercing Keliling piercing punch yang digunakan dihitung menggunakan software solid work. Sedangkan untuk besarnya tegangan tarik maksimum dari bahan polycarbonate (PC) adalah sebesar 57 MPa (Production Grade Thermoplastic for Fortus 3D Production System, n.d.). Keliling bidang piercing 1 (U P1 ) = 112,57 mm Gambar 4.6: Bentuk dan ukuran bidang potong piercing punch 1

8 39 Keliling bidang piercing 2 (U P2 ) = 27,32 mm Gambar 4.7: Bentuk dan ukuran bidang potong piercing punch 2 Keliling bidang piercing 3 (U P3 ) = 29,85 mm Gambar 4.8: Bentuk dan ukuran bidang potong piercing punch 3 Keliling bidang piercing 4 (U P4 ) = 22,62 mm Gambar 4.9: Bentuk dan ukuran bidang potong piercing punch 4

9 40 Keliling bidang piercing 5 (U P5 ) = 7,23 mm Gambar 4.10: Bentuk dan ukuran bidang potong piercing punch 5 Keliling bidang piercing 6 (U P6 ) = 5,97 mm Gambar 4.11: Bentuk dan ukuran bidang potong piercing punch 6 Keliling bidang piercing for positioning (U P7 ) = 9,90 mm Gambar 4.12: Bentuk dan ukuran bidang potong piercing punch for positioning.

10 41 Keliling bidang potong total pada proses piercing (U P ) dapat dilihat dari tabel berikut: Tabel 4.1: Keliling Bidang Potong pada Proses Piercing Item Keliling (mm) Qty Jumlah (mm) U P1 112, ,57 U P2 27, ,96 U P3 29, ,85 U P4 22, ,24 U P5 7,23 1 7,23 U P6 5,97 1 5,97 U P7 9,90 1 9,90 U P 292,72 Besarnya tegangan potong pada bahan polycarbonate dapat dicari dengan menggunakan tegangan tarik maksimum yang sudah diketahui sebesar 57 MPa atau 57 N/mm 2 (Production Grade Thermoplastic for Fortus 3D Production System, n.d.). τ g = 0,8 σ t Keterangan : τ g = Tegangan potong (N/mm 2 ) σ t = Tegangan tarik maksimum (N/mm 2 ) τ g = 0,8 σ t τ g = 0,8. 57 N/mm 2 τ g = 45,6 N/mm 2

11 42 Gaya potong pada proses piercing ( F p piercing ) F p piercing = τ g. U P. t = (45,6 N/mm 2 ). (292,72 mm). (1 mm) = 13348,032 N Gaya Pada Proses Shaving Keliling bidang potong pada proses shaving dihitung menggunakan software solid work. Keliling bidang shaving 1 (U S1 ) = 126,85 mm Gambar 4.13: Bentuk dan ukuran bidang potong shaving punch 1 Keliling bidang piercing 2 (U S2 ) = 30,05 mm Gambar 4.14: Bentuk dan ukuran bidang potong shaving punch 2

12 43 Keliling bidang shaving 3 (U S3 ) = 33,08 mm Gambar 4.15: Bentuk dan ukuran bidang potong shaving punch 3 Keliling bidang shaving 4 (U S4 ) = 25,29 mm Gambar 4.16: Bentuk dan ukuran bidang potong shaving punch 4 Keliling bidang shaving 5 (U S5 ) = 9,58 mm Gambar 4.17: Bentuk dan ukuran bidang potong shaving punch 5

13 44 Keliling bidang shaving 6 (U S6 ) = 8,01 mm Gambar 4.18: Bentuk dan ukuran bidang potong shaving punch 6 Keliling bidang potong total pada proses piercing (U P ) dapat dilihat dari tabel berikut : Tabel 4.2: Keliling Bidang Potong pada Proses Shaving Item Keliling (mm) Qty Jumlah (mm) U S1 126, ,85 U S2 30, ,15 U S3 33, ,08 U S4 25, ,58 U S5 9,58 1 9,58 U S6 8,01 1 8,01 U S 318,25 Diketahui : τ g = 45,6 N/mm 2 U S = 318,25 mm

14 45 Maka besarnya gaya potong pada proses shaving ( F p shaving ) F p shaving = τ g. U S. t = (45,6 N/mm 2 ). (318,25 mm). (1 mm) = 14512,20 N Gaya Pada Proses Blanking Keliling bidang potong pada proses blanking dihitung menggunakan software solid work. Dari data tersebut didapat keliling bidang potong pada proses blanking (U B ) adalah sebesar 512,20 mm Gambar 4.19: Bentuk dan ukuran bidang potong blanking punch. Diketahui : τ g = 45,6 N/mm 2 U B = 512,20 mm Maka besarnya gaya potong pada proses shaving ( F p blanking ) F p blanking = τ g. U B. t... (Luchsinger, 1984) = (45,6 N/mm 2 ). (512,20 mm). (1 mm)

15 46 = 23356,32N Gaya Total Proses (F tp ) Gaya total proses merupakan jumlah keseluruhan gaya yang bekerja pada die press. Tabel 4.3: Gaya Total Proses No Jenis Proses Besar Gaya (N) 1 Gaya pada proses piercing (F p piercing ) 13348,032 2 Gaya pada proses shaving (F p shaving ) 14512,200 3 Gaya pada proses blanking (F p blanking ) 23356,320 Gaya Total Proses (F tp ) 51216, Perhitungan Gaya Stripper (F s ) Pada die press ini digunakan dua jenis stripper, stripper yang pertama berfungsi untuk menahan material strip ketika terjadi proses pemotongan sehingga material strip tidak bergerak atau bergeser ketika punch menyentuh material strip. Sedangkan stripper yang kedua sering disebut knock out, inside stripper atau ejector, Fungsi dari knock out ini lebih seperti pendorong produk agar dapat lepas dari die, sehingga memudahkan operator untuk mengambil produk. Gaya stripper merupakan gaya yang digunakan untuk menahan material agar tidak terangkat atau terbawa naik pada waktu punch diangkat naik. Sebelum menentukaan besarnya pegas stripper, terlebih dahulu harus ditentukan besarnya gaya stripper yang digunakan. Besarnya gaya stripper tersebut berkisar antara 5% - 20% gaya total proses (Donaldson et al, 1983). Dalam perancangan ini diambil

16 47 20% dengan pertimbangan sudah cukup untuk menahan gaya potong secara keseluruhan. F st = 20%. F tp = 20% ,552 N = 10243,31 N Sedangkan besarnya gaya pada knock out ditentukan antara 5% - 20% gaya blanking proses, dalam perancangan ini digunakan 10%, sehingga besarnya gaya knock out adalah : F se = 10%. F p blanking = 10% ,32 N = 2335,632 N 4.8. Kapasitas Mesin yang Digunakan Untuk mengetahui besarnya gaya yang dibutuhkan mesin dalam proses pengoperasian die press tersebut, maka harus diketahui besarnya jumlah gaya yang terjadi. F m = F tp + F s + F se = 51216,552 N ,31 N ,632 N = 63795,494 N Karena jumlah gaya yang dibutuhkan hanya ± 63795,494 N, maka dapat digunakan mesin press AIDA NC dengan kapasitas 600 kn ( N).

17 Menentukan Ukuran Pegas PU (Poly Urethane) Menentukan Ukuran Pegas PU pada Stripper Besarnya gaya stripper yang dibutuhkan adalah 10243,31 N, direncanakan pegas PU yang digunakan berjumlah 24 buah, maka besarnya gaya yang diterima masing-masing pegas adalah sebesar : = 512,166 N Pegas PU yang digunakan direncanakan dapat menghasilkan gaya sebesar 512,166 N. Untuk menghasilkan gaya tersebut dapat digunakan pegas PU tipe A15-30 (Misumi) yang diatur ketika proses, pegas tersebut tertekan sebesar 4,5 mm, sehingga pegas dapat menghasilkan gaya sebesar 588 N (Misumi Catalogue, 2010) Menentukan Ukuran Pegas PU pada Knock Out (Ejector) Besarnya gaya ejector yang dibutuhkan adalah 2335,632 N, direncanakan pegas PU yang digunakan berjumlah 5 buah, maka besarnya gaya yang diterima masing-masing pegas adalah sebesar : = 467,13 N

18 49 Pegas PU yang digunakan direncanakan dapat menghasilkan gaya sebesar 467,13 N. Untuk menghasilkan gaya tersebut dapat digunakan pegas PU tipe A15-25 (Misumi) yang diatur ketika proses, pegas tersebut tertekan sebesar 3,8 mm, sehingga pegas dapat menghasilkan gaya sebesar 588 N (Misumi Catalogue, 2010) Pemasangan Pagas PU pada Konstruksi Die Press Menurut Paquin (1962), ada empat tipe pemasangan pegas pada konstruksi die press. Diantaranya adalah : Menggunakan Spring Pilot Spring pilot digunakan dengan tujuan untuk mempertahankan posisi spring agar tidak bergeser dari lubang pembebasnya. Spring pilot dapat dibuat sesuai kondisi yang diinginkan, atau dapat menggunakan standard parts yang sudah ada dipasaran (Paquin, 1962). Gambar 4.20: Pemasangan spring pilot (Paquin, 1962) Menggunakan Punch Backing Plate Ketika punch backing plate digunakan untuk menahan tekanan balik dari punch, lubang yang dibuat tembus ke punch backing plate tersebut

19 50 digunakan untuk menahan spring. Pada konsrtuksi ini lubang pembebas untuk pegas dibuat pada punch holder plate (Paquin, 1962). Gambar 4.21: Pemasangan spring menggunakan punch backing plate (Paquin, 1962) Pegas Stripper Pendek Ketika pegas stripper yang digunakan pendek, maka pada konstruksi die press tersebut tidak perlu dibuat lubang pembebas pegas pada stripper block (Paquin, 1962). Gambar 4.22: Pemasangan Pegas Stripper yang Pendek (Paquin, 1962)

20 51 Pegas Ditahan Menggunakan Baut Konstruksi ini dapat digunakan untuk kapasitas produksi yang tidak terlalu tertinggi, pemasangan pegas dapat diterapkan menggunakan baut stripper seperti yang ditunjukkan. Metode ini tidak dianjurkan untuk die press dengan kapasitas produksi yang tinggi, karena dapat meningkatkan keausan pada baut stripper (Paquin, 1962). Gambar 4.23: Pegas Ditahan Menggunakan Baut (Paquin, 1962) Dari keempat tipe pemasangan pegas stripper tersebut, dipilih metode pemasangan pegas dengan menggunakan pegas stripper pendek, karena metode tersebut mudah dalam proses pembuatannya, serta komponen yang digunakan lebih sederhana Menentukan Dimensi Die Plate Die plate merupakan pasangan dari punch yang berfungsi sebagai cetakan dan landasan pada proses pemotongan dan pembentukan, sehingga bentuk contour cetakan pada die plate harus disesuaikan dengan contour pada punch Menentukan Panjang dan Lebar Die Plate.

21 52 Jarak kritis merupakan ukuran minimum antara lubang die dengan sisi terluar dari die plate (A), biasanya sebesar 1 1/8 dari tebal die plate. Tapi apabila die plate yang digunakan besar atau contour dari lubang die tersebut bersisi tajam, maka besarnya jarak kritis (A) dapat sebesar 1 ½ dari tebal die plate (Paquin, 1962). Jarak Kritis (A) = 1 1/8 Tebal die plate = 1 1/8 (25 mm) = 28,125 mm Jarak terjauh antara sisi terluar lubang die secara vertical (Y) adalah sebesar 366 mm, sedangkan secara horizontal (X) adalah sebesar 204,02 mm. Maka besarnya ukuran minimum panjang dan lebar die plate dapat ditentukan sebagai berikut : Panjang minimum die plate = 2. A + X = 2. (28,125 mm) + (204,02 mm) = 260,27mm Lebar minimum die plate = 2. A + Y = 2. (28,125 mm) + (366 mm) = 422,25 mm Menentukan Tinggi Die Plate Untuk menentukan tinggi die plate, maka dapat menggunakan tabel berikut sebagai acuan.

22 53 Tabel 4.4: Hubungan Antara Tebal Stock Strip dan Tebal Die Plate (Paquin, 1962). Strip Thickness (inchi) Die Plate Heght (inchi) 0 to 1/16 15/16 1/16 to 1/8 1 1/8 1/8 to 3/16 1 3/8 3/16 to 1/4 1 5/8 Over 1/4 1 7/8 Karena tebal stock strip yang digunakan adalah 1 mm yang berada pada kisaran 0 sampai 1/16 inchi (1,59 mm), maka tinggi die plate yang digunakan adalah sekitar 15/26 inchi (23,81 mm). Dari data dan perhitungan tersebut, maka dapat ditentukan dimensi die plate dengan mempertimbangkan keamanan, sistem, serta mesin press yang digunakan. Panjang die plate Lebar die plate Tinggi die plate Berat die plate = 370 mm = 430 mm = 25 mm = V. ρ = (370 x 430 x 25) mm. (7,85 x 10-6 kg/mm 3 ) = 31,223 kg

23 Menentukan Dimensi Stripper Plate Stripper Plate berfungsi sebagai pelat penjepit material pada saat proses berlangsung, sehingga dapat menghindari terjadinya cacat pembentukkan permukaan pada produk seperti kerut dan lipatan. Selain itu stripper plate juga dapat digunakan sebagai penguat dan pengarah punch ketika proses. Dalam menentukan ukuran tebal stripper plate digunakan rumus berikut : A = + 2. T s.... (Joshi, 1999) Dimana : A = Tebal minimal stripper block W = Lebar strip layout T s = Tebal strip layout Maka tebal minimal stripper plate yang diperlukan adalah A = mm A = 9,66 mm Dari data dan perhitungan tersebut, dapat ditentukan besarnya tebal minimal untuk stripper plate adalah 9,66 mm, sedangkan untuk ukuran. panjang dan lebar stripper plate disesuaikan dengan die plate. Maka ukuran yang stripper plate yang digunakan adalah sebagai berikut : Panjang stripper plate = 370 mm Lebar stripper plate Tebal stripper plate Berat stripper plate = 430 mm = 25 mm = V. ρ = (370 x 430 x 25) mm. (7,85 x 10-6 kg/mm 3 ) = 31,223 kg

24 Menentukan Desain Piercing Punch dan Shaving Punch Piercing punch biasanya adalah komponen paling rawan patah dalam konstuksi die press. Oleh karena itu factor-faktor berikut dapat dipertimbangkan dalam pembuatan punch (Paquin, 1962) : Membuat punch yang cukup kuat sehingga tekanan berulang dalam proses produksi tidak akan menyebabkan patah. Punch yang kecil sebaiknya diberi pengarah dan pendukung untuk memastikan keselarasan antara punch dan die untuk mencegah terjadinya tekuk pada punch. Membuat sistem yang mudah untuk membuang dan mengganti punch bila terjadi kerusakan. Berikut beberapa alternatif sistem yang bisa digunakan dalam menentukan desain punch : a. Shoulder Punch Sistem ini mungking jenis yang paling umum digunakan, punch tersebut terbuat dari bahan baja yang dikeraskan dengan kualitas yang baik (Paquin, 1962). Gambar 4.24: Shoulder Punch (Paquin, 1962).

25 56 b. Backing Plate Ketika proses pemotongan dilakukan, kepala punch ditahan oleh backing plate. Plate tersebut mendistribusikan gaya tekan saat proses ke area yang lebih luas, dan hal tersebut mencegah terjadinya kerusakan akibat gaya tekan dari punch (Paquin, 1962). Gambar 4.25: Punch Ditahan Menggunakan Backing Plate (Paquin, 1962) c. Screw Untuk Menahan Punch Pada sistem ini digunakan dua buah screw untuk menahan punch. Metode ini telah banyak digunakan dalam beberapa tahun terakhir dan itu dapat menjadi pilihan bila kondisinya memungkinkan. Keuntungan utama dalam metode ini adalah proses penggantian punch yang rusak dapat dilakukan dengan cepat tanpa perlu membongkar konstruksi die press tersebut (Paquin, 1962).

26 57 Gambar 4.26: Screw Untuk Menahan Punch (Paquin, 1962) d. Screw Untuk Memegang Punch Sistem ini dapat digunakan bila die press yang digunakan memiliki kapasitas produksi yang rendah serta tingkat ketepatan ukuran produk rendah. Sistem ini dapat dibuat dengan menambahkan baut pada punch holder plate untuk mengikat / memegang punch (Paquin, 1962). Gambar 4.27: Screw Untuk Mengikat Punch (Paquin, 1962) Dari beberapa sistem pemasangan punch tersebut, dipilih sistem pemasangan piercing punch dan shaving punch yang menggunakan shoulder

27 58 punch. Karena sistem tersebut cukup sederhana, konstruksinya kokoh serta tidak membutuhkan banyak komponen dalam pembuatannya Menentukan Desain Blanking Punch Blanking punch digunakan untuk membentuk / memotong profil luar dari produk sehingga produk terlepas dari strip material. Beberapa metode yang bisa digunakan dalam menentukan desain blanking punch adalah sebagai berikut : a. Pierce / Blank Punch Blanking punch yang digunakan untuk membuat produk dengan bentuk profil lingkaran dapat dibuat dengan menggunakan banyak cara seperti sistem yang digunakan untuk membuat piercing punch (Paquin, 1962). Gambar 4.28 : Pierce / Blank Punch (Paquin, 1962) b. Mengunci Punch Blanking punch dengan ukuran kecil yang digunakan untuk memotong produk dengan contour yang tidak teratur, maka digunakan pengunci punch sehingga blanking punch tidak berputar. Pengunci dipasang pada bagian kepala punch seperti gambar berikut (Paquin, 1962).

28 59 Gambar 4.29: Mengunci Blanking Punch (Paquin, 1962) c. Punch Untuk Contour Blank yang Panjang dan Slot Profil blanking punch yang sempit dan panjang disarankan ditambah dengan radius A. Radius tersebut digunakan sebagai pendukung dan stabilitas untuk mencegah terjadinya defleksi ketika proses pemotongan berlangsung (Paquin, 1962). Gambar 4.30: Radius A sebagai penguat pada punch (Paquin, 1962) d. Flanged Punches Jenis blanking punch ini merupakan jenis yang banyak digunakan, karena tipe ini cocok untuk membuat produk dengan ukuran yang relatif besar. Flange

29 60 disediakan untuk pemegang blanking punch pada punch holder yang diikat menggunakan baut dan dowel pin (Paquin, 1962). Gambar 4.31: Flanged Punch (Paquin, 1962) e. Clearing Other Components ketika ruang untuk membuat punch terbatas, maka sebagian dari flange dapat dihilangkan untuk memberikan ruang pada komponen die press yang lain (Paquin, 1962). Gambar 4.32 : Menghilangkan sebagian flange untuk memberi ruang pada komponen lain (Paquin, 1962).

30 61 f. Blanking Punch dengan Ukuran yang Besar Blanking punch dengan ukuran yang besar tidak memerlukan flange. Blanking punch tersebut dapat diikat ke punch holder menggunakan baut dan dowel (Paquin, 1962). Gambar 4.33 : Blanking Punch diikat menggunakan baut dan dowel (Paquin, 1962) Dari beberapa sistem pemasangan blanking punch tersebut, dipilih sistem pemasangan menggunakan baut, karena proses pembuatannya yang relatif mudah serta penggunaan material untuk blanking punch yang lebih kecil Menentukan Panjang Punch Konstruksi punch dibuat seperti penyangga dengan beban terkonsentrasi pada titik potong. Dengan mempertimbangkan terjadinya gaya tekuk (buckling), maka panjang maksimal punch dapat ditentukan dengan persamaan berikut : L = =.. (Khurmi, 1984)

31 62 Keterangan : L = Panjang maksimal punch (mm) E = Modulus elastisitas (N/mm 2 ) = 2,08 x 10 5 N/mm 2 untuk baja I = Momen inersia (mm 4 ) = untuk penampang lingkaran F = Gaya potong pada piercing punch (N) = τ g. U. t v = Angka keamanan = Diasumsikan 3 D = Diameter punch (mm) Untuk menentukan analisa keamanan punch, maka digunakan ukuran punch terkecil (piercing punch 6) dengan diameter punch 1,9 mm sebagai acuan untuk perhitungan. I = = = 0,64 mm 4 L = L = τ

32 63 L = L = L = = 24,562 mm Panjang punch yang direncanakan adalah 59,5 mm, sedangkan panjang punch maksimal yang diijinkan untuk mengatasi buckling adalah 24,562 mm, maka konstruksi tersebut tidak aman. Untuk mengatasi hal tersebut konstruksi punch dibuat bertingkat. Perhitungan panjang maksimal punch dengan diameter 5 mm. I = = = 30,68 mm 4 L = L = τ L = L = L =

33 64 L = 170,057 mm Dengan menggunakan punch yang dibuat bertingkat dengan diameter minimal 5 mm, maka konstruksi punch tersebut aman. Karena panjang punch yang direncanakan adalah 59,5 mm sedangkan panjang maksimal punch yang diijinkan untuk mengatasi buckling dengan menggunakan diameter 5 mm adalah 170,057 mm. Gambar 4.34: Sketsa Desain Piercing Punch Perhitungan Punch terhadap Buckling Pemeriksaan terhadap buckling dilakukan untuk mengetahui terjadinya tekuk (buckling) pada suatu batang yang menerima beban tekan. Perhitungan ini dilakukan menggunakan punch yang paling kritis dengan diameter paling kecil (piercing punch 6) dengan diameter 1,9 mm dan keliling 5,97 mm. Perhitungan untuk menentukan buckling dapat diketahui menggunakan rumus euler : F k =.. (Buckling, n.d.) F k =

34 65 F k = F k = 371,116 N Gaya potong pada proses piercing 6 F p6 = τ g. U P6. t F p6 = (45,6 N/mm 2 ) (5,97 mm) (1 mm) F p6 = 272,232 N Karena gaya potong pada proses piercing 6 (272,322 N) lebih kecil dari pada buckling (371,116 N), maka piercing punch 6 aman terhadap buckling Punch Holder Plate Punch holder plate digunakan untuk memegang / mengikat punch. Plate tersebut biasanya terbuat dari machinery steel (baja karbon rendah), tetapi dalam kondisi tertentu dapat pula terbuat dari tool steel (baja karbon tinggi). Konstruksi dari punch holder plate berkisar dari blok sederhana untuk memegang satu buah punch, hingga blok yang besar dengan tingkat ketelitian yang tinggi untuk memegang beberapa punch sekaligus. Berikut beberapa hal yang dapat dipertimbangkan untuk merancang punch holder plate pada beberapa tipe die press. a. Punch Holder Plate untuk Memegang Punch Tunggal Punch holder plate yang dibuat untuk memegang satu buah punch dibuat berbentuk persegi, dengan ketebalan yang cukup untuk mendukung punch. Dua buah baut dipasang pada tiap sudut, untuk menhan tekanan, sedangkan dua buah dowel dipasang pada sudut yang lain untuk memberikan posisi yang

35 66 akurat. Jarak minimum dari tepi pelat ke titik pusat baut (A) adalah 1 ½ kali diameter baut (B) (Paquin, 1962). Gambar 4.35: Punch holder plate untuk memegang punch tunggal (Paquin, 1962) b. Punch Holder Plate dengan Bentuk Punch Takberaturan Punch holder plate yang memegang punch dengan bentuk tak beraturan dapat dibuat slot mesin dipermukaan atasnya dengan kedalaman slot yang sama dengan kepala punch. Sebagian sisi kepala punch dibuat datar (flat) yang dipasangkan pada sisi dari slot punch holder plate untuk menjaga agar punch tidak berputar (Paquin, 1962).

36 67 Gambar 4.36: Punch holder plate dengan slot dipermukaan atasnya (Paquin, 1962) c. Punch Holder Plate dengan Pengunci Punch Ketika ruang pada punch holder plate terbatas untuk membuat slot mesin yang besar seperti metode sebelumnya, maka dapat digunakan key yang dimasukkan kedalam slot yang dibuat kecil untuk menjaga agar punch tidak berputar (Paquin, 1962). Gambar 4.37: Punch holder plate dengan slot untuk pengunci (Paquin, 1962)

37 68 d. Punch Holder Plate untuk Memegang Beberapa Punch Ketika jarak antar punch kecil, maka punch holder plate dapat memegang beberapa punch sekaligus. Ketika jumlah punch yang ditahan banyak, maka gaya stripping harus dihitung untuk memastikan bahwa baut yang digunakan cukup kuat untuk mengikat punch holder plate pada die set (Paquin, 1962). Gambar 4.38 : Punch holder plate memegang tiga punch (Paquin, 1962) e. Punch Holder Plate dengan Bushing Punch yang kecil dengan kemungkinan rusak tinggi disarankan dipasang guide bush sebagai pengarah pada punch holder plate. Pada pemasangannya bagian atas guide bush ditekan sehingga sejajar dengan bagian atas punch holder plate (Paquin, 1962).

38 69 Gambar 4.39: Guide bush untuk menahan punch yang kecil (Paquin, 1962) f. Ketebalan Ketebalan punch holder plate (B) dapat ditentukan ± 1 ½ dari diameter dari punch (A). Dengan demikian, maka tebal punch holder plate dapat ditentukan dengan cepat (Paquin, 1962). Gambar 4.40: Ketebalan punch holder plate (Paquin, 1962)

39 70 Dalam perancangan die press ini digunakan punch holder plate yang dapat memegang beberapa puch sekaligus, karena proses pembuatan dan perkitannya yang relatif lebih. Untuk ukuran panjang dan lebar dari punch holder plate disesuaikan dengan ukuran stripper plate, sedangkan untuk tebalnya dapat dihitung menggunakan rumus berikut : B = 1 ½. A Keterangan : B A = Ketebalan punch holder plate = Diameter punch Dalam perhitungan berikut digunakan punch dengan diameter terbesar (shaving punch 3) dengan diameter 12 mm. B B B = 1 ½. A = 1 ½. (12 mm) = 18 mm Dari perhitungan tersebut telah diketahui tebal punch holder plate adalah 18 mm, tapi dengan memperhitungkan bahwa punch holder plate tersebut juga memegang blanking punch yang memiliki ukuran besar serta untuk menambah kekuatan punch holder plate maka tebalnya ditentukan sebesar 25 mm. Maka ukuran punch holder plate yang digunakan adalah sebagai berikut : Panjang punch holder plate = 370 mm Lebar punch holder plate Tebal punch holder plate Berat punch holder plate = 430 mm = 25 mm = V. ρ

40 71 = (370 x 430 x 25) mm. (7,85 x 10-6 kg/mm 3 ) = 31,223 kg Backing Plate Backing plate tidak diperlukan untuk semua jenis die press. Dalam kasus ini backing plate diperlukan untuk menjaga kondisi punch holder plate agar tidak peyok akibat gaya tekan dari punch. Umumya backing plate dibuat dari tool steel (SK steel) atau special tool steel (SKS steel) dengan kekerasan sekitar 56 HRc (Paquin, 1962). Ada dua metode yang dapat dipertimbangkan dalam perancangan backing plate, yaitu : a. Backing Plate yang Melindungi Seluruh Permukaan Punch Holder Plate Metode ini cocok digunakan bila pada konstruksi die press terdapat banyak punch dengan jarak antar punch yang relatif dekat. Metode ini bisanya menggunakan backing plate dengan ukuran yang sama dengan punch holder plate, sehingga seluruh permukaan punch holder plate dapat terlindungi (Press Dies Tutorial, n.d.). Oleh sebab itu, metode ini cukup boros dalam penggunaan material, namun dari segi proses pembuatan metode ini cenderung mudah untuk dilakukan. Gambar 4.41: Backing Plate yang Melindungi Seluruh Permukaan Punch Holder Plate (Press Dies Tutorial, n.d.)

41 72 b. Backing Plate yang Diletakkan Hanya pada Bagian yang Diperlukan Pada metode ini backing plate hanya digunakan untuk menahan bagian tertentu saja, biasanya punch yang didukung oleh backing plate tersebut adalah punch dengan dimensi yang kecil yang diperkirakan dapat menimbulkaan penyok pada punch holder plate (Press Dies Tutorial, n.d.). Karena hanya digunakan untuk menahan punch tertentu saja, maka metode ini cukup baik digunakan untuk menghemat material, namun proses pengerjaannya cenderung lebih susah, karena dibutuhkan ukuran yang teliti. Gambar4.42 : Backing Plate yang Diletakkan Pada Bagian Tertentu (Press Dies Tutorial, n.d.) Pada die press ini, digunakan backing plate untuk melindungi keseluruhan punch holder plate, sehingga ukuran panjang dan lebar dari backing plate disesuaikan dengan komponen tersebut. Sedangkan untuk tebalnya ditentukan sebesar 20 mm, dengan pertimbangan agar dapat diproses grinding bila terdapat penyok, sehingga permukaannya dapat rata kembali. Panjang backing plate = 370 mm

42 73 Lebar backing plate Tebal backing plate Berat backing plate = 430 mm = 20 mm = V. ρ = (370 x 430 x 20) mm. (7,85 x 10-6 kg/mm 3 ) = 24,98 kg Gambar 4.43: Konstruksi backing plate (Press Dies Tutorial, n.d.) Spacer Plate Pada konstruksi ini, spacer plate digunakan untuk memberikan ruang kosong pada die press, sehingga ruang tersebut dapat digunakan untuk memasang urethane spring. Penggunaan spacer plate tersebut diharapkan dapat memperkecil panjang dan lebar dari die press, tapi konsekuensi dari penggunaan spacer plate tersebut adalah tinggi die press yang menjadi lebih besar. Untuk ukuran panjang dan lebar spacer plate dirancang sesuai dengan punch holder plate. Sedangkan tebalnya dibuat 30 mm dengan pertimbangan tebal tersebut sudah cukup untuk memberikan ruang dalam pemasangan urethane spring.

43 74 Panjang spacer plate Lebar spacer plate Tebal spacer plate Berat spacer plate = 370 mm = 430 mm = 30 mm = V. ρ = (370 x 430 x 30) mm. (7,85 x 10-6 kg/mm 3 ) = 37,47 kg Shank Shank dipasang pada upper plate yang berfungsi sebagai penguat pemasangan upper plate pada mesin press dan sebagai penentu posisi die press. Berikut beberapa tipe pemasangan shank pada die press. Gambar 4.44 : Jenis shank (Press Dies Tutorial, n.d.) Embedded shank pada tipe ini salah satu ujung dari shank tersebut dibuat ulir. Ujung shank yang berulir tersebut digunakan untuk mengikat shank ke upper plate (Press Dies

44 75 Tutorial, n.d.). Untuk mencegah agar shank tidak berputar ketika dipasang di mesin press, biasanya shank tersebut dibuat alur (groove) pada sisi atasnya. Flange Shank A Ini adalah shank yang memiliki bentuk flange melingkar. Shank tipe ini cocok digunakan untuk die press dengan beban tekan yang tidak merata, karena shank tersebut dapat dipindah / digeser ke beberapa arah (Press Dies Tutorial, n.d.) Flange Shank B Ini adalah shank yang memiliki bentuk flange persegi. Fungsi dari shank ini hampir sama dengan flange shank A, tetapi shank jenis ini dapat digunakan untuk mencakup area yang lebih luas (Press Dies Tutorial, n.d.) Shank For Positioning Ketika ukuran die press cukup besar, akan menjadi berbahaya untuk bagian atas die press bila hanya diikat pada mesin press menggunakan shank karena bagian atas die press tersebut bisa jatuh. Dalam kasus tersebut, bagian atas die press yang diikat ke mesin press harusny pada upper plate, sedangkan shank digunakan untuk menentukan posisi center dari die press terhadap mesin (Press Dies Tutorial, n.d.) Dalam perancangan die press ini, digunakan tipe embedded shank karena pembuatan dan perakitannya cukup mudah Upper Plate Upper plate berfungsi untuk memegang komponen-komponen bagian atas dari die press (Paquin, 1962). Upper plate merupakan bagian yang dihubungkan langsung pada mesin press sehingga dalam proses pembuatannya harus

45 76 diperhatikan rencana untuk proses clamping pada mesin press tersebut. Mesin press yang digunakan pada perancangan ini adalah mesin press AIDA NC Berikut beberapa metode yang dapat digunakan untuk pemasangan upper plate ke mesin press (Press Dies Tutorial, n.d.). Gambar 4.45: Metode Pemasangan Upper Plate pada Mesin Press (Press Dies Tutorial, n.d.) a. Menggunakan penjepit yang dipasang pada kedua sisi upper plate. b. Membuat slot pada upper plate yang disesuaikan dengan kondisi mesin press, dimana slot pada mesin press (AIDA NC1-600) menggunakan baut M20 sebagai pengikat. c. Menggunakan baut yang diikat dari upper plate ke mesin press. Tapi metode ini tidak memungkinkan untuk digunakan pada mesin press AIDA NC1-600, karena tidak tersedia lubang ulir untuk pengikat upper plate pada mesin tersebut.

46 77 d. Menggunakan baut yang diikat dari mesin press ke upper plate. Pada mesin press AIDA NC1-600 terdapat lubang pengikat baut dengan diameter 18 mm, maka digunakan baut pengikat M16. Dari beberapa metode tersebut, digunakan dua metode sekaligus yaitu metode (b) dan (d) sehingga upper plate dapat terikat kuat pada mesin press. Dengan mempertimbangkan bolster area dan slide area pada mesin press AIDA NC1-600, maka dimensi upper plate yang dirancang adalah sebagai berikut : Panjang upper plate Lebar upper plate Tebal upper plate Berat upper plate = 540 mm = 430 mm = 45 mm = V. ρ = (540 x 430 x 45) mm. (7,85 x 10-6 kg/mm 3 ) = 82,02 kg Lower Plate Selain sebagai pendukung konstruksi die press bagian bawah, lower plate juga berfungsi sebagai komponen penghubung atau komponen yang diikat pada mesin press.beberapa metode yang dapat digunakan untuk pemasangan lower plate ke mesin press, antara lain adalah sebagai berikut (Press Dies Tutorial, n.d.):

47 78 Gambar 4.46: Metode Pemasangan Lower Plate pad Mesin Press (Press Dies Tutorial, n.d.) a. Metode yang pertama adalah menggunakan sebuah penjepit (clamp). Dengan menggunakan clamp yang standart, maka pengaturan pemasangan die press ke mesin press menjadi mudah. b. Metode berikutnya adalah membuat slot pada lower plate kemudian menggunakan baut sebagai pengikat antara lower plate dan mesin press. Slot pada lower plate harus menyesuaikan kondisi slot mesin press (AIDA NC1-600), dimana pada mesin press tersebut digunakan slot untuk baut M20 sebagai pengikatnya. Dari beberapa metode tersebut, digunakan metode (b) untuk proses pengikatan lower plate ke mesin press. Dengan mempertimbangkan bolster area dan slide area pada mesin press AIDA NC1-600, maka dimensi upper plate yang dirancang adalah sebagai berikut : Panjang lower plate Lebarlower plate Tebal lower plate = 540 mm = 370 mm = 43 mm

48 79 Berat lower plate = V.ρ = (540 x 370 x 43) mm. (7,85 x 10-6 kg/mm 3 ) = 67,44 kg Positioning Pin Postioning pin berfungsi untuk menahan (menghentikan) lembaran material sehingga berada pada kedudukan tetap sebagai batas ukuran untuk proses pengerjaan selanjutnya. Positioning pin memainkan peran penting dalam sistem operasi die press yang terdiri dari beberapa station. Positioning pin dipasang pada die plate yang kemudian ditahan menggunakan dua buah screw plug (Paquin, 1962). Gambar 4.47: Konstruksi Positioning Pin (Paquin, 1962) Positioning pin dibuat menggunakan standart part dari Punch Industry dengan tipe EPS3-100, yang kemudian bagian ujungnya diproses sesuai desain yang dikehendaki.

49 Pengikat (Fasteners) Pengikat merupakan komponen yang penting dalam konstruksi die press yang biasanya digunakan dalam jumlah yang banyak. Dalam perancangan die press, pengikat biasanya adalah komponen yang sangat lemah, sehingga apabila pengikat tidak dipilih secara benar maka dapat menyebabkan kerusakan pada komponen die press yang lain.oleh sebab itu dalam perancangan pengikat perlu diperhatikan standart untuk menentukan ukuran, lokasi dan jumlah dari pengikat tersebut Ukuran Baut Berikut adalah hubungan antara tebal plate dan baut (screw) (Press Dies Tutorial, n.d.). Gambar 4.48 : Hubungam antara tebal plate dan pengikat (Press Dies Tutorial, n.d.) Dalam hal ini, karena tebal die plate dan stripper plate yang digunakan adalah 25 mm, maka besarnya screw yang digunakan adalah M8 dan M10 dengan panjang menyesuikan konstruksi die press.

50 Penempatan Pengikat Paquin (1962) mengemukakan beberapa metode yang dapat digunakan untuk menentukan posisi pengikat, antara lain : Gambar 4.49 : Penempatan Pengikat (Paquin, 1962) Metode pertama dua buah baut diletakkan pada kedua ujung dariplate dan kemudian dua buah dowel diletakkan pada kedua ujung yang lainnya. Metode ini dapat digunakan pada plate yang berukuran kecil. Metode yang kedua adalah menggunakan baut pada seluruh ujung dari plate, kemudian dua buah dowel di;etakkan pada kedua sisi plate secara diagonal. Metode yang ketiga adalah menggunakan baut pada seluruh ujung dan menambahkan beberapa baut pada bagian tengah dari plate kemudian dua buah dowel diletakkan padakedua sisi plate secara diagonal. Dalam perancangan posisi pengikat berikut, digunakan metode yang ketiga, karena ukuran plate yang digunakan cukup besar.

51 Ukuran Dowel Berikut adalah hubungan antara tebal plate dengan ukuran dowel (Press Dies Tutorial, n.d.). Gambar 4.50 : Hubungan antara tebal plate dan ukuran dowel (Press Dies Tutorial, n.d.) Dalam hal ini, karena tebal plate yang digunakan adalah 25 mm, maka besarnya dowel yang digunakan dipilih menggunakan 10 dengan panjang menyesuikan konstruksi die press.