Analisis Proses Blanking dengan Simple Press Tool Muhammad Akhlis Rizza Jurusan Teknik Mesin,Polieknik Negeri Malang Jl. Soekarno Haa no 9 Malang Telp : (0341) 404424, 404425 Fax : (0341) 404420 akhlisrizza@gmail.com Absrac Blanking producion process will be required for mass producion due o good produc qualiy and lower producion coss. For mini wrench producs, blanking process can be done wih a simple press ool. This analysis saring wih design, manufacuring and han analysis. I s concluded ha he consrucion of simple press ool are Plae Maerial (ST 60), Pillar Maerial (ST 60), Punch and Dies Maerial (SKD 11 wih 15 mm hickness and 0.108 mm clearance), sripper maerial (ST 37), he punch holder maerial (ST 37), and he sopper maerial (ST 37). Forces acing on he machine press ool are cuing force (37 kn), clamping force (371 N), and power press machine (8.5 kw). Keywords: Blanking, press ool PENDAHULUAN Press ool adalah suau peralaan yang digunakan unuk pengerjaan pemoongan dan pembenukan pela logam lembaran menjadi barang produksi yang diinginkan dengan benuan penekanan [1]. Press ool dapa menghasilkan produk secara masal dengan kualias yang seragam dan waku yang singka. Press ool dibua karena apabila digunakan unuk proses blanking memiliki beberapa keunungan, anara lain dapa digunakan unuk membua produk secara masal, dapa menghasilkan produk dengan benuk dan ukuran yang seragam dan biaya lebih ekonomis dalam pembuaan produk masal [2]. Berdasarkan pengerian diaas press ool sanga cocok unuk memproduksi suau benda kerja yang memiliki benuk dan ukuran yang sama dalam waku yang relaif singka jika dibandingkan dengan pembuaan produk mesin perkakas yang dikerjakan secara beruruan dari mesin sau ke mesin yang lain. Prinsip kerja dari press ool menggunakan meode umbukan anara landasan (mares) dengan sempel (punch). Posisi benda adalah anara punch dan mares. Biasanya dalam seiap proses benda kerja dijepi oleh sripper yang menggunakan gaya pegas. Press Tool dapa diklasifikasikan menjadi beberapa macam menuru proses pengerjaan yang dilakukan pada die yaiu: simple ool, compound ool dan progressive ool [3]. Simple Press Tool adalah jenis dari press ool yang paling sederhana, dimana hanya erjadi sau proses pengerjaan dan sau saion dalam sau ala. Blanking adalah produk hasil pembenukan yang erpakai dan dihasilkan dari salah sau proses pemoongan unggal dengan seluruh benuk konur erpoong secara uuh, aau hasil dari pemoongan berahap dengan ala banu press ool. Dalam proses meal forming, prediksi usaha pembenukan sanga pening [4]. Caca heavy burr pada meal forming dapa disebabkan oleh kesalahan desain clearance pada punch dan die, kesalahan posisi punch, kesalahan ool hardness, dan kesalahan punch mouning [5]. METODOLOGI Analisis dalam kajian ini adalah unuk menenukan spesifikasi dari press ool, yang melipui bahan press ool, dimensi, gaya poong, usaha pembenukan, clearence khususnya pada proses blanking. Proses dimulai dari desain, kemudian hasil desain dimanufakur sesuai dengan engineering drawing. Analisis gaya-gaya dibua berdasarkan sudi lieraur. Gambar press ool dan blanking diunjukkan oleh Gambar 1 dan Gambar 2. 85
perhiungan dalam pemilihan maerial pada masing-masing komponen. Shank aau poros ini menerima beban dinamis bolak balik yaiu gaya ekan dan gaya arik yang menyebabkan gaya geser. Dikeahui : F masin pres 100.000 N v (fakor keamanan) 4 Ø shank 40 mm A (luas penampang) x D 2 Gambar 1. Simple press ool Gambar 2. Blanking Objek benda kerja yang digunakan pana kajian ini adalah kunci pas mini erbua dari mild seel seperi yang diunjukkan oleh Gambar 3. Gambar 3. Kunci Pas Mini Press ool memiliki beberapa komponen uama yaiu shank (poros), op plae dan boom plae, pillar, punch dan dies, sipper (penjepi), punch holder dan sopper. Pemilihan maerial dari masing-masing komponen memiliki pengaruh yang sanga besar erhadap komponen hasil press. Oleh karena iu, diperlukan analisis dan Penyelesaian : Jadi, Bahan S 60 ( x 40 2 1256 mm 2 600 N/mm 2 ). 600 150 N/mm 2 v 4 σ 79,61 N/mm 2, sehingga bahan yang diambil unuk shank adalah S 60. Top plae dan boom plae harus mampu menahan dan menerima beban ekan dari sumber gaya dengan peralaan poros pemegang, dimana: Dikeahui : Bahan S 60 ( 600 N/mm 2 ) Fpla Fmesin+ Fshank 100.000 + 79,61 100.079,61 N v (angka keamanan) 4 A (luas penampang) p x l 200 x 100 20.000 mm 2 Penyelesaian : 600 150 N/mm 2. v 4 F 100.079,61 5 N/mm 2. A 20.000 Jadi,, sehingga cukup aman dalam pemilihan bahan unuk Top Plae dan Boom Plae. Pillar berfungsi sebagai ransporasi dari komponen-komponen yang erleak pada op plae, sehingga bahan yang dipakai harus cukup kua dan keras agar mampu menahan beban bengkok sera mempunyai keahanan 86
erhadap gesekan yang cukup, sehingga bahan dalam perancangan press ool ini dipakai S 60. Punch dan dies berfungsi unuk melakukan proses pemoongan dan pembenukan, maka bahan yang digunakan unuk punch dan dies harus mempunyai sifa khusus dianaranya kekuaan ekan yang inggi dan mampu dikeraskan sampai 60 HRC sehingga dapa digunakan sebagai cuing ool, akan eapi bahan juga idak erlalu geas, Unuk iu bahan yang diplih yaiu SKD 11. Sripper berfungsi unuk menjepi benda kerja pada waku proses pemoongan dan pembenukan agar idak ergeser saa proses berlangsung. Unuk iu dipilih bahan dari S 37. Punch holder berfungsi sebagai pemegang punch pada op plae, bahan yang dipakai yaiu S 37. Sopper berfungsi sebagai penepa dari benda kerja/bahan baku, maka bahan yang digunakan yaiu S 37. Berdasarkan hasil analisis dan perhiungan diaas maka maerial yang digunakan pada masing-masing komponen press ool bisa diringkas dalam Tabel 1. pemoongan [1]. Besar gaya pemoongan dapa dihiung dengan menggunakan persamaa beriku. Fs U s 0, 8 Rm Fs U s dengan : Fs Gaya poong (N) U S B Keliling aau panjang pemoongan (mm) Tebal pla (mm) Rm Tegangan arik (N/mm 2 ) B Tegangan poong (N/mm2) Dengan menggunakan rumus diaas dan ukuran geomeri produk seperi yang diunjukkan oleh Gambar 4, maka gaya pemoongan yang erjadi dapa dihiung, yaiu sebesar: Tabel 1. Maerial yang digunakan unuk masing-masing komponen press ool No Komponen Maerial 1 Shank ST 60 2 Top plae dan Boom plae ST 60 3 Pillar ST 60 4 Punch dan Dies SKD 11 5 Sipper (penjepi) ST 37 6 Punch holder ST 37 7 Sopper ST 37 HASIL DAN PEMBAHASAN Pada proses blanking dengan simple press ool, ada beberapa hal yang harus diperhiungkan agar menghasilkan produk yang opimal. Hal-hal ersebu melipui gaya pemoongan, ebal mares (dies), gaya penjepian, clearance punch dan dies, panjang punch, iik bera, usaha poong (cuing work) dan daya mesin press. Gaya pemoongan adalah besarnya gaya minimal yang dibuuhkan pada saa Gambar 4. Dimensi Keliling Produk U 2 (2,4+4,4+2,4+6,2+3,5+8+3,4) +(23+22+8,2+8,4+3) 2 (30,3) + 64,6 125,2 mm Fs 125,2 x 1 x 296 37059,2 37.100 N Unuk menenukan ebal mares (dies) minimum maka diambil pada mares dengan gaya maksimum yaiu pada proses blanking sebesar Fs, maka: H 87
Berdasarkan dua perhiungan diaas maka besarnya gaya penjepian dapa di hiung. Tabel 2. Prosenase Cuing Pressure Unuk Sriping Pressure [6] Sock hickness (in) Sripping pressure as precenagae of cuing pressure 0,042 3%-8% 0,093 8%-10% 0,156 10%-13% 0,256 13%-20% Gaya penjepian yang diijinkan adalah sebesar 3% 8% (Tabel 2) berdasarkan gaya oal yang bekerja pada saa proses pemoongan dan ebal. Sehingga besarnya gaya penjepian adalah Gaya minimum 4% Foal 4% x 37100 1484 N Dalam perancangan ini memakai 4 buah pegas, maka gaya penjepian yang dibebankan pada iap-iap pegas adalah sebagai beriku: Gaya iap pegas 371 N Dari hasil perhiungan diaas, maka dipilih pegas dari kaalog FIBRO kode DIN/ISO Order No. 241.17.20.025, dengan spesifikasi sebagai beriku: a. Panjang pegas maks (Lo) 25 mm b. Spring rae (R) 293 N/mm c. Gaya maks pegas (Fn) 908 N d. Dia uama pegas (Dh) 20 mm e. Dia Guide pin (Dd) 10 mm f. Dia kawa 8 mm Clearance anara punch dan mares dapa dienukan dengan 2 cara, yaiu rumus dan abel. Rumusnya yaiu: c/2 0,01 x s x Tb dimana: c/2 clearance iap sisi (mm) s ebal pla (mm) Tb egangan geser (kg/mm 2 ) dan abelnya diunjukkan oleh Tabel 3. Tabel 3. Clearance anara Punch dan Dies [7] Shee hickness, s (in) Clearance beween punch and dies, c 0.5 0.025 0.75 0.04 1 0.05 Pada kajian ini, nilai kelonggaran aau yang disebu clearence anara punch dan dies selalu diambil unuk kalkulasi konruksi press ool. Nilai clearence yang diambil, yaiu: c /2 0,01. 1. 0,054 mm c 2. 0,054 mm 0,108 mm Jadi, clearence anara punch dan dies sebesar 0,108 mm. Clearance adalah perbedaan dimensi dengan ukuran erenu aau kelonggaran poong iap sisi poong. Clearance yang erlalu besar akan menimbulkan radius epi yang lebih besar dari ukuran yang dikehendaki, hal ini disebabkan sebelum erjadi proses pemoongan pla mengalami deformasi erlebih dahulu. Sedangkan apabila clearance erlalu kecil akan erjadi dua buah daerah poong. Hal ini dikarenakan arah reak maerial idak segaris, sehingga kedua reak ersebu saling beremu, dengan kaa lain pada maerial erjadi dua kali proses pemoongan. Unuk mencari panjang maksimum sempel dapa dicari dengan 2 cara, yaiu menghiung gaya bengkok pada sempel yang paling kriis yaiu yang mempunyai diameer erkecil dan abel [1]. 2 xexi L P dimana: P gaya ekan (N) E modulus elasisias (N/mm 2 ) I momen inersia (mm 4 ) L panjang sempel maksimal (mm) 88
Selain iu, penenuan panjang punch juga bisa menggunakan grafik seperi yang diunjukkan oleh Gambar 5. Perhiungan iik bera gaya berujuan unuk menenukan leak shank erhadap empa buah guide pillar agar momen yang imbul seimbang pada saa peralaan press ool digunakan, perhiungan iik bera pada press ool ini adalah: Leak iik bera sumbu X X Gambar 5. Diagram panjang punch [1] 20 mm Jadi, X 20 + 18 38 mm Leak iik bera sumbu Y Y Dalam perhiungan panjang punch digunakan sampel punch yang paling kriis (diameer erkecil ). Lmaks yang mana momen inersia lingkaran (I) : D 4 I 64 4 3,14 10 64 490,63 mm 4 5,5 mm Jadi, Y 5,5 + 17,5 23 mm Pada Gambar 6 diunjukkan posisi iik bera pada produk kunci pas. Sehingga, Lmaks Fakor keamanan: v 165,47 mm 41,37 sanga aman Dengan perimbangan di aas dan fakor safey, maka diambil panjang punch sebesar 40 mm aman digunakan. Gambar 6. Leak pusa iik bera Usaha yang dilakukan unuk melakukan proses pemoongan (cuing work), W adalah : W 0,7 x Foal x s 0,7 x 37.100 x 1 25.970 Nmm dan daya yang dibuuhkan unuk melakukan pemoongan adalah: PK W 0,736 750 89
asumsi 3 deik 0,736 8,5 KW 25.970 750 Dari hasil perhiungan diaas sera penenuan maerial yang digunakan maka dilakukan proses pembuaan simple press ool yang diunjukkan oleh Gambar 6. Seelah melakukan beberapa pembuaan benda kerja dihasilkan model kunci pas seperi yang diunjukkan oleh Gambar 7. 3 Gambar 6. Press ool Gaya pemoongan : 37 kn Gaya penjepian : 371 N Daya mesin press : 8,5 kw DAFTAR PUSTAKA [1] Budiaro, 1997, Press Tool 1-3, Bandung, Polieknik Manufacur Bandung. [2] Bubphacho, B., 2009, Microsrucure affecing cuing qualiy in fine blanking process, Am. J. Eng. Applied Sci., Vol.2, 665-668. [3] Arifin Faakhul, 2008, Perencanaan Ala Penepa dan Press Tool. [4] Suchy, Ivana, 1997, Hand Book of Die Design. New York, Mc Graw-Hill, Inc. [5] Suriyapha, Chakew, Suhep, Y. dan Bubphacho, B., 2010, Die Radius Affecing Shee Meal Exrusion Qualiy for Fine Blanking Process, American J. of Engineering and Applied Sciences, Vol.3. [6] Rai, Pawan Kumar, Aas Mohammad, Hasan Zakir Jafri, 2013, Causes & Prevenaion of Defecs (Burr) In Shee Meal Componen, Inernaional Journal of Engineering Research and Applicaions (IJERA) ISSN: 2248-9622, Vol. 3, Issue 4, Jul-Aug 2013, 511-515 [7] Juz, Herman dan Eduar Scharkus. 1976, Wesermann Tables For The Maerial Trade. New Delhi: Wiley Easern Ld. Gambar 7. Benda kerja KESIMPULAN Hasil dari kajian diaas maka dapa disimpulkan bahwa dalam pembuaan produk kunci pas dibuuhkan press ool dengan spesifikasi sebagai beriku: Bahan Shank : ST 60 Bahan Plae : ST 60 Bahan Pillar : ST 60 Bahan Punch dan Dies : SKD 11 s 15 mm c 0,108 mm Bahan sripper : ST 37 Bahan punch holder : ST 37 Bahan sopper : ST 37 dimana gaya-gaya yang bekerja pada press ool sebesar: 90