ANALISA KONSTRUKSI DAN PERECANAAN MULTIPLE FIXTURE Richy Dwi Very Sandy 2106.100.085 Dosen Pembimbing: Ir. Sampurno, MT Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Januari 2012
Perencanaan Sistem kontrol berbasis PLC Tugas Akhir Analisa Konstruksi & Perncanaan Proses Pemesinan & AnalisaTeknik Biaya Alat pencekam Multiple fixture
Latar Belakang Tugas Akhir Industri Manufaktur Indonesia yang kurang bergairah kurangnya ketelitian & kepresisian tinggi pada permesinan Produk yang dihasilkan terbatas,tidak mampu bersaing di pasaran Analisa konstruksi dan perencanaan alat pencekam Multiple Fixture
Perumusan Masalah Tugas Akhir Perumusan masalah yang digunakan untuk tugas akhir nini adalah Bagaimana agar proses permesinan pada mesin milling mampu mengerjakan benda round dan square yang. berdimensi kecil dan dengan variasi sudut pengerjaan pada benda kerja
Tujuan Tugas Akhir Mendesain fixture yang dapat mencekam benda kerja round dan square yang mempunyai dimensi kecil atau benda kerja yang tidak mempunyai bagian untuk dicekam. Menganalisa konstruksi fixture pada mesin milling yang dapat mencekam dengan baik untuk menghasilkan produk berkualitas
Manfaat penelitian Tugas Akhir Mempermudah dan mempercepat Setting benda kerja pada meja mesin. Mampu menekan biaya produksi seminimal mungkin dengan kemampuan fixture yang mampu mencekam benda kerja lebih dari satu. Memberikan kesempatan bagi industri kecil untuk lebih berkembang dengan adanya multiple fixture ini.
Batasan masalah Tugas Akhir Benda kerja round & square berdimensi kecil.(round= 15-70mm & square=100mm ) Berat benda kerja maksimal 5 kg Untuk Proses permesinan milling. Pemilihan material lebih di prioritaskan pada material yang umum dan tersedia di pasaran. Proses pengelasan tidak terlalu signifikan. Material untuk multiple fixture bersifat homogen. Temperatur didalam ruangan diasumsikan konstan.
Tinjauan Pustaka Tugas Akhir Tinjauan pustaka yang dipergunakan untuk mengerjakan tugas akhir ini adalah : 1. Mario Agung, St, yang berjudul perancangan fixture untuk mesin EDM wire cutting berdasarkan pemilihan dari berbagai konsep fixture. 2. http//www.milling fixture_tea Shafiyyah.htm 3. Imade ananta kesuma negara, Perancangan jig & fixture fork side clutch pada traktor tangan tipe yst,
Multiple fixture Keterangan bagian: 1. Base Plate 2. Center Plate 3. Stabilizer 4. Poros atas 5. Top Plate 6. Kubus Berulir 7. Top Fixture 8. Handle 9. Poros bawah
Komponen komponen pendukungnya: Tugas Akhir Baut kepala tanam Baut V block klem Balok klem
Prinsip Kerja Multiple fixture Tugas Akhir
Screw klem Benda kerja Screw klem Lubang baut U block Sliding slot
V block Benda kerja Screw klem Lubang baut Sliding slot
Metodologi Penelitian Tugas Akhir Diagram alir penelitian
Diagram Analisa dengan ANSYS start Masuk menu ANSYS Tugas Akhir Data-data analisa Melakukan proses equivqlent stress Melakukan proses deformasi Melakukan analisa grafik Apakah multy fixture mampu menahan beban dengan aman? Tidak Ya Dapat dilanjutkan Selesai
Perencanaan Multiple Fixture. Pemilihan Material Bahan baku yang dipilih dalam merencanakan alat ini berupa gray cast iron (ASTM A48) yang pada umumnya digunakan untuk membuat engine cylinder blocks, flywheels, gears, machine-tool bases Sifat fisis dari material jenis gray cast iron ASTM A48: - Kekuatan ultimate tarik : 53 ksi - Kekuatan luluh : 35 ksi - Modulus elastisitas : 25. 10 6 psi - Endurance limit : 31 ksi
. Base Plate. Poros bawah Komponen Poros Komponen Base Plate
. Center Plate. Poros Atas Komponen Center Plate Komponen Poros atas
. Top Plate. Kubus Berulir Komponen Top Plate Komponen Kubus Berulir
ANALISA KOMPONEN MULTIPLE FIXTURE Gaya cekam fixture pada benda kerja Keterangan : Fp = 2.µs.P (ada 2 bidang kontak) Fa = µs.p (ada 1 bidang kontak) W = 2.µs.P + µs.p = 3.µs.P Keterangan : Fp = 2.µs.P (ada 2 bidang kontak) Fa = 2.µs.P (ada 2 bidang kontak) W = 2.µs.P + 2.µs.P = 4.µs.P Maka P = = = 66,05 N Maka P = = = 55,30 N
Analisa Center Plate dengan variasi sudut Pada posisi kemiringan 30 o F Sin 30 o F 30 o Pada posisi kemiringan 45 o Pada posisi kemiringan 60 o F Sin 45 45 o F Sin 60 60 o 60 o 45 o 30 o F v = W. cos 60 o = 2. 9,81. Cos 60 o = 9,81 N Fv = F Sin 30 + W Cos 60 o = 980 N. Sin 30 o + (2. 9,81). Cos 60 o = (490 + 9,81) = 499,81 N F v = W.cos 45 o = 2. 9,81. Cos 45 o = 13,87 N Fv = F Sin 45 o + W Cos 45 o = 980. Sin 45 o + (2. 9,81). Cos 45 o = (692,96 + 13,87) = 712,83 N F v = W.cos 30 o = 2. 9,81. Cos 30 o = 16,99 N Fv = F Sin 60 o + W Cos 30 o = 980. Sin 60 o + (2. 9,81). Cos 30 o = (848,70+ 16,99) = 865,69 N FF.SSSSSS 30 σ = AA = 980 N.Sin 30. 0,25. 0,19 = 1031,57 N FF.SSSSSS 45 σ = AA 980 N.Sin 45 = 0,25. 0,19 = 14588,73 N. FF.SSSSSS 60 σ = AA 980 N.Sin 60 = 0,25. 0,19 = 17867,47 N. Keterangan : - Fv = Gaya Vertikal - Fv = Total Gaya Vertikal - W = Berata alat (diasumsikan 2 kg)
Analisa Top Plate dengan variasi sudut Pada posisi kemiringan 30 o Pada posisi kemiringan 45 o F Sin F Sin 30 o F 45 o Pada posisi kemiringan 60 o F Sin F 60 o w 60 o w 45 o w 30 o F v = W.cos 60 o = 2,5. 9,81. Cos 60 o = 12,26 N Fv = F Sin 30 + W.Cos 60 o = 980. Sin 30 o + (2,5. 9,81). Cos 60 o = (490 + 12,26) = 502,6 N FF.SSSSSS 30 σ = AA 980 N.Sin 30 = 0,24. 0,19 = 10745,61 N. F v = W.cos 45 o = 2,5. 9,81. Cos 45 o = 17,34 N Fv = F Sin 45 o + W Cos 45 o = 980. Sin 45 o + (2,5. 9,81). Cos 45 o = (692,96+ 17,34) = 710,3 N FF.SSSSSS 45 σ = AA 980 N.Sin 45 = 0,24. 0,19 = 15196,59 N. F v = W.cos 30 o = 2,5. 9,81. Cos 30 o = 21,23 N Fv = F Sin 60 o + W Cos 30 o = 980. Sin 60 o + (2,5. 9,81). Cos 30 o = (848,70 + 21,23) = 869,93 N FF.SSSSSS 60 σ = AA 980 N.Sin 60 = 0,24. 0,19 = 18611,95 N. Keterangan : - Fv = Gaya Vertikal - Fv = Total Gaya Vertikal - W = Berata alat (diasumsikan 2,5 kg)
Analisa Tumpuan Poros Pada Komponen Base Plate σ = σ = σ = F A F D. L F 2 D.L = F 2D.L σ = F A = 980 2 X (5X10) = 980 100 = 9,8 MPa Keterangan : σ = Tegangan normal yang terjadi F = Gaya yang bekerja ( di asumsikan 980 N) A = Luas bidang proyeksi D = Diameter lingkaran (10 mm) L = Tebal plat (5 mm)
Analisa Komponen poros bawah Ʈ = F A Ʈ Ʈ= = FF 2 1 πd 2 4 πdd 4. Ʈ = F A = 980 N 2X(10X10)x3,14/4 = 980 157 = 6,242038 MPa Keterangan : Ʈ = Tegangan geser yang terjadi F = Gaya yang bekerja A = Luas bidang proyeksi
. Analisa Base Plate dengan Ansys Dari gambar tersebut dapat di ketahui bahwa gaya tekan yang terjadi sebesar 10,743MPa yang di tampilkan dengan indikator warna biru dan gaya tarik yang terjadi adalah sebesar 6,5047 MPa yang ditampilkan dengan indikator warna merah.
Dari hasil perhitungan secara komputasi dengan memberi gaya maksimum sebesar 980 N pada bagian top Top fixture maka didapatkan tegangan maksimum yang bekerja pada rangka tersebut yaitu 0,30745 MPa yang terletak pada bagian tumpuan poros, sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 0,28003 MPa terletak pada bagian Base plate. Tugas Akhir
Dari gambar tersebut dapat di ketahui bahwa gaya tekan yang terjadi sebesar 1,29848Mpa-13 MPa yang di tampilkan dengan indikator warna biru dan gaya tarik yang terjadi adalah sebesar 9,7653 MPa yang ditampilkan dengan indikator warna merah. Tugas Akhir
Analisa Komponen Poros bawah dengan Ansys Dari gambar tersebut dapat di ketahui bahwa tegangan geser maksimum yang terjadi sebesar 6,896 MPa dan tegangan geser minimum yang terjadi adalah - 6,0195 MPa yang di tampilkan dengan indikator warna biru
Dari hasil perhitungan komputasi dengan memberi gaya maksimum sebesar 980 N pada bagian top fixture,maka didapatkan tegangan maksimum yang bekerja pada poros tersebut yaitu 12,849 MPa yang terletak pada bagian ujung dari poros yang berada dalam tumpuan, sedangkan tegangan minimum yang bekerja yaitu 12,762 MPa terletak pada bagian tumpuan poros Tugas Akhir
Dari gambar tersebut dapat di ketahui bahwa gaya tarik yang terjadi sebesar 16,834 MPa yang di tampilkan dengan indikator warna merah dan gaya tekan yang terjadi adalah sebesar 0,023342 MPa yang ditampilkan dengan indikator warna biru.
Evaluasi hasil analisa komponen secara manual dan soft ware Perhitungan Manual Software ANSYS Tegangan Minimum 9,8 MPa Tegangan Miniimum 10,743MPa
Material Properties Kekuatan luluh material Software ANSYS 35 ksi Equivalent Stress Maksimum yang terjadi 9,7653 MPa
Perhitungan Manual Software ANSYS Tegangan Maksimum 6,242038 MPa Tegangan Maksimum 6,896 MPa
Material Properties Kekuatan luluh material Software ANSYS 35 ksi Equivalent Stress Maksimum yang terjadi 16,834 MPa
Dari hasil perhitungan dan pengujian yang telah di tabelkan dapat diketahui hasil tegangan yang terjadi dengan perhitungan manual dan hasil dari simulasi pengujian menggunakan software Ansys, tampak perbedaan nilai yang didapat antara keduanya. Hal ini di sebabkan karena perbedaan metode dalam perhitungan. yaitu pada perhitungan manual menggunakan luasan bidang proyeksi sedangkan dalam perhitungan software Ansys menggunakan metode finite element atau elemen hingga.
KESIMPULAN Dari hasil analisa dan evaluasi yang telah dilakukan dapat disimpulkan beberapa hasil yang sudah didapat sebagaimana berikut : Gaya cekam minimal untuk dapat mencekam benda kerja berdimensi : - Square adalah sebesar 55,30 N. - Silindris adalah adalah sebesar 66,05 N Baut pencekam dipilih menggunakan M8 dengan bahan SS 304 Dari analisa variasi kemiringan sudut yang dilakukan pada komponen Center Plate bahwa tegangan terendah terjadi adalah semakin besar nilai sudut maka tegangan yang terjadi semakin besar pula, hal ini di buktikan pada kemiringan berturut-turut sudut 30 = 10745,61 N, sudut 45 = 15196,59 N dan sudut 60 =18611,95 N
- Angka Keamanan Material Properties Software ANSYS Evaluasi hasil analisa komponen secara manual dan dengan menggunakan soft ware menunjukkan hasil sebagai berikut : Kekuatan luluh material 35 ksi Equivalent Stress Maksimum yang terjadi 9,7653 MPa Base Plate - Perbandingan Normal Stress Perhitungan Manual Software ANSYS Tegangan Minimum 9,8 MPa Tegangan Miniimum 10,743MPa
Poros Bawah - Perbandingan Shear Stress Perhitungan Manual Software ANSYS Tegangan Maksimum 6,242038 MPa Tegangan Maksimum 6,896 MPa - Angka Keamanan Material Properties Software ANSYS Kekuatan luluh material 35 ksi Equivalent Stress Maksimum yang terjadi 16,834 MPa
Saran - Untuk analisa Assembly penggunaan software ansys dinilai kurang tepat karena keterbatasan kemampuan mensimulasikan kontak surves yang menggambarkan kondisi sebenarnya. sebaiknya digunakan software catia - Software ansys sebaiknya digunakan untuk analisa tiap part / komponen, karena keterbatasan kemampuannya mensimulasikan kontak surves yang menggambarkan kondisi sebenarnya. - Jika ingin proses run yang cepat tapi dengan hasil yang presisi maka sebaiknya dilakukan refine meshing pada bagian yang kritis yang akan di analisa.
Terima Kasih