PRESS TOOL
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. Pelat lembaran dimasukkan pada mesin Progressive Tool.
2. Progressive Tool akan bergerak turun dengan ditekan secara manual yang kemudian akan membuat Punch bergerak turun dan mampu memberikan tekan atau reaksi terhadap pelat.
3. Progressive Tool terus bergerak turun dan tetap ditekan secara manual sehingga membuat Punch dapat melubangi lembaran pelat dengan ukuran yang telah ditentukan. Kemudian Punch berikutnya langsung membentuk lembaran tersebut menjadi produk yang direncanakan.
4. Setelah proses selesai Punch akan bergerak naik kembali ke posisi semula dan secara bersamaan pelontar akan melontarkan lembaran pelat yang telah berbentuk produk jadi.
Bagian-Bagian Dari Press Tool
Press tool merupakan satu kesatuan dari beberapa komponen. Komponen - komponen tersebut antara lain:
a. Tangkai Pemegang (Shank)
Tangkai pemegang merupakan suatu komponen alat bantu produksi yang berfungsi sebagai penghubung alat mesin penekan dengan pelat atas (tool design 2, hal 16 ). Shank biasanya terletak pada titik berat yang dihitung berdasarkan penyebaran gaya-gaya potong dan gaya-gaya pembentukkan dengan tujuan untuk menghindari tekanan yang tidak merata pada pelat atas.
Gambar 2.17 Shank
b. Pelat Atas (Top Plate)
Merupakan tempat dudukan dari shank dan guide bush (sarung pengarah).
Gambar 2.18 Pelat Atas
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.
Gambar 2.19 Pelat Bawah
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.
Gambar 2.20 Pelat Penetrasi
e. Pelat Pemegang Punch (Punch Holder Plate)
Pelat pemegang punch berfungsi untuk memegang punch agar posisi punch kokoh dan mantap pada tempatnya.
Gambar 2.21 Punch Holder
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 0 C lalu di Tempering pada suhu 2000 C agar diperoleh sifat yang keras tetapi masih memiliki kekenyalan.
Gambar 2.22 Punch
g. Tiang Pengarah (Guide Pillar)
Tiang pengarah berfungsi mengarahkan unit atas, sehingga punch berada tepat pada dies ketika dilakukan penekanan.
Gambar 2.23 Pillar
h. Dies
Terikat pada pelat bawah dan berfungsi sebagai pemotong dan sekaligus sebagai pembentuk.
Gambar 2.24 Dies
i. Pelat Stripper
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.
Gambar 2.25 Pelat Stripper
j. Pegas Stripper
Pegas stripper berfungsi untuk 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.
Gambar 2.26 Pegas Stripper
k. Baut Pengikat
Baut pengikat berfungsi untuk mengikat dies kepelat bawah dan pelat pemegang punch kepelat atas. Baut pengikat dipilih standard baut pengikat dan ketebalan dies.
Gambar 2.27 Baut Pengikat
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.
Gambar 2.28 Pin Penepat
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.
Gambar 2.29 Sarung Pengarah
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 yang mempunyai tegangan tarik kurang dari 900 N/mm2 .
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 :
F = Gaya pembentukan (N/mm2)
d = Diameter pembentukan benda kerja (mm)
Rm = Tegangan Tarik (N/mm2)
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
Untuk mencari gaya pegas pelontar ini dihitung terlebih dahulu volume pena pelontar dengan rumus:
V =
Dimana:
V = Volume pena pelontar (mm3)
D = Diameter pena pelontar (mm)
T = Tinggi pena pelontar (mm)
Kemudian dicari jumlah massa totalnya dengan rumus :
M = Vt .
Dimana :
= massa jenis bahan (kg/m3)
Baru didapat gaya pegas pelontar, yaitu :
F = m . g
Dimana :
F = Gaya pegas (N)
m = Massa bahan (kg)
g = Gravitasi bumi (9,81 m/s2)
g. Rumus mencari panjang Punch maksimum
Dalam mencari panjang Punch maksimum dipakai punch yang memiliki diameter terkecil/yang paling kritis.
Dimana:
Lmaks = Panjang Punch maksimum (mm)
E = Modulus Elastisitas (N/mm2)
I = Momen Inersia bahan (mm4)
Rm = Tegangan tarik bahan (N/mm2)
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)
g = Gravitasi bumi (9,81 m/det2)
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
Us = C.S.
Dimana :
Us = Kelonggaran tiap sisi (mm)
Dp = Diameter Punch (mm)
Dd = Diameter lubang Die (mm)
C = Faktor kerja (0,005 ÷ 0,025)
S = Tebal pelat (mm)
τt = Tegangan geser bahan (N/mm2)
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 ·π² ………………( Budiarto. 2001,hal 81 )
S²
Dimana :
Fb = Gaya Buckling ( N )
E = Modulus Elastisitas ( N/mm² )
Imn = Momen Inersia ( mm )
S = Panjang Punch ( mm )
Gaya bucklimg dapat juga dicari berdasarkan kerampingannya, yaitu :
λ ≥ λ0 Digunakan untuk rumus euler
λ < λo Digunakan untuk rumus tetmejer 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 Harga Elastisitas pada Rumus Tetmejer
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 = Titik berat terhadap sumbu y
xi = Titik berat ke-i terhadap sumbu x
yi = Titik berat ke-i terhadap sumbu y
ΣF = Gaya proses pada satu bidang (N)
l. Perhitungan pelat atas
Pada pelat atas akan terjadi tegangan bengkok yang diakibatkan gaya-gaya reaksi dari Punch. Besarnya tegangan yang terjadi adalah:
h =
=
Dimana:
h = Tebal pelat (mm)
MB maks = Momen bengkok maksimum
b = Panjang pelat atas yang direncanakan (mm)
= Tegangan tarik izin (N/ mm2)
v = Faktor keamanan
m. Perhitungan pelat bawah
Untuk merencanakan pelat bawah sama dengan perencanaan pelat atas, yaitu dengan memperhitungkan momen yang terjadi pada pelat bawah.
n. Perhitungan kedalaman sisi potong
H = 3 x s (bila s <>
Dimana:
H = Kedalaman kelonggaran (mm)
S = Tebal pelat (mm)
o. Perhitungan Diameter pillar
Pada perencanaan ini diameter pillar dihitung agar tidak terjadi bengkok, karena pelat atas dan pelat bawah kemungkinan presisi sehingga akan terjadi kelengkungan sewaktu pengerjaan berlansung, diameter pillar dapat dihitung dengan mengunakan rumus yaitu :
D = .....................................(Kurmi, R.S. 1982, hal 337)
dimana :
Fgp = Ft / n
Ft = Gaya total (N)
n = Jumlah pillar
Gambar 2.30 Contoh barang yang dibuat dengan Press Tool
Gambar 2.31. Gambar Mesin Press Tool
Gambar 2.32 Press Tool
Gambar 2.33. Contoh Alat Bantu Produksi (Progressive Tools)
Gambar 2.34. Contoh Benda Hasil Dari Press Tools
Gambar 2.35. Contoh Simple Tools
Gambar 2.36. Contoh Press Tools Deep Drawing
Gambar 2.37. Contoh Press Tools Deep Drawing
Gambar 2.38. Cetakan Plastik
Gambar 2.39. Alat cetak Deep Drawing
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
Press Tool dapat dklasifikasikan menjadi beberapa macam menurut proses pengerjaan yang dilakukan pada die yaitu: simple tool, compound tool dan progressive tool.
A. Simple Tool
Simple Tool adalah jenis dari press tool yang paling sederhana, dimana hanya terjadi satu proses pengerjaan dan satu station dalam satu alat. Pemakaian jenis simple tool ini mempunyai keuntungan dan kerugian.
Keuntungan simple tool:
· Dapat melakukan proses pengerjaan tertentu dalam waktu yang singkat.
· Kontruksinya relatif sederhana.
· Harga alat relatif murah.
Kerugian simple tool:
· Hanya mampu melakukan proses-proses pengerjaan untuk produk yang sederhana sehingga untuk jenis pengerjaan yang rumit tidak dapat dilakukan oleh jenis press tool ini.
· Proses pengerjaan yang dapat dilakukan hanya satu jenis saja.
Gambar 2.1 Simple Tool
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 compound tool ini juga mempunyai keuntungan dan kerugian.
Keuntungan compound tool
· 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 compound tool:
· Konstruksi dies menjadi lebih rumit.
· Terlalu sulit untuk mengerjakan material yang tebal.
· Dengan beberapa proses pengerjaan dalam satu station menyebabkan perkakas cepat rusak.
Gambar 2.2 Compound Tool
C. Progressive Tool
Progressive Tool 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 progressive tool :
· Dapat diperoleh waktu pengerjaan produksi yang relatif singkat dibandingkan simple tool.
· Pergerakkan menjadi lebih efektif.
· Dapat melakukan pemotongan bentuk yang rumit pada langkah yang berbeda.
Kerugian progressive tool:
· Ukuran alat lebih besar bila dibandingkan simple tool dan compound tool.
· Biaya perawatan besar.
· Harga relatif lebih mahal karena bentuknya rumit.
Gambar 2.3 Progressive Tool
Jenis - jenis Pengerjaan Pada Press Tool
Berdasarkan proses pengerjaannya, press tool dibedakan menjadi dua kelompok besar, yaitu:
1. Cutting Tool
Yaitu suatu proses pengerjaan yang dilakukan dengan cara menghilangkan sebagian material atau pemotongan menjadi bentuk yang sesuai dengan keinginan. Adapun proses yang tergolong dalam cutting tool 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.
Gambar 2.4 Proses Pierching
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.
Gambar 2.5 Proses Blanking
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.
Gambar 2.6 Proses Notching
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.
Gambar 2.7 Proses Parting
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.
Gambar 2.8 Proses Shaving
f. Trimming
Trimming adalah merupakan proses pemotongaan material sisa, guna mendapatkan Fininshing ini digunakan untuk memotong sisa penarikan dalam maupun benda hasil penuangan.
Gambar 2.9 Proses Trimming
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.
Gambar 2.10 Proses Cropping
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).
Gambar 2.11 Proses Lanzing
2. Forming Tool
Yaitu proses pengerjaan material yang dilakukan tanpa pengurangan atau penghilangan, akan tetapi hanya mengubah bentuk geometris benda kerja. Yang tergolong dalam forming tool adalah bending, flanging, deep drawing, 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)
Gambar 2.12 Proses Bending
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:
Gambar 2.13Proses Flanging
c. Deep Drawing
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:
Gambar 2.14 Proses Deep Drawing
d. Curling
Merupakan pembentukkan profil yang dilakukan pada salah satu ujung material.
Gambar 2.15 Curling
e. Embossing
Embossing merupakan proses pembentukkan contour material pada salah satu sisi material tersebut.
Gambar 2.16 Embossing
Tidak ada komentar:
Posting Komentar