DESIGN AND ANALYSIS OF BLANK DIES APLLIED FOR

BRACKET HORN BY STAMPING PROCCESS

A final project report

presented to

the Faculty of Engineering

By

Luthfi Haitsam

003201505030

in partial fulfillment

of the requirements of the degree

Bachelor of Science in Mechanical Engineering

President University

February 2020

i

DESIGN AND ANALYSIS OF BLANK DIES APLLIED FOR

BRACKET HORN BY STAMPING PROCCESS

A final project report

presented to

the Faculty of Engineering

By

Luthfi Haitsam

003201505030

in partial fulfillment

of the requirements of the degree

Bachelor of Science in Mechanical Engineering

President University

February 2020

ii

DECLARATION OF ORIGINALITY

I declare that this final project report, entitled “DESIGN AND ANALYSIS OF BLANK

DIES APLLIED FOR BRACKET HORN BY STAMPING PROCCESS” is my own

original piece of work and, to the best of my knowledge and belief, has not been

submitted, either in whole or in part, to another university to obtain a degree. All sources

that are quoted or referred to are truly declared.

Cikarang, February 2020

Luthfi Haitsam

iii

FINAL PROJECT REPORT APPROVAL

DESIGN AND ANALYSIS OF BLANK DIES APLLIED FOR

BRACKET HORN BY STAMPING PROCCESS

By

Luthfi Haitsam

003201505030

Approved by

Dr. Eng, Lydia Anggraini, S.T, M. Eng

Head of Study Program

Mechanical Engineering

iv

ACKNOWLEGDEMENT

First of all, I’d like to thank to Allah Subhanahu wa Ta’ala because His blessing and

His kindness my final thesis can be complete. I would like to express my deep gratitude

and my special thanks to people around me to encourage and always supporting in

completing my thesis:

1. Dr. Eng. Lydia Anggraini, S.T, M. Eng as Head of Mechanical Engineering

President University and Supervisor for this project, who has provided her time

and thoughts to provide guidance and direction for the author in the preparation of

this thesis.

2. All Lecturers and Staff President University who have helped the author as long

as the author is involved in the academic.

3. Design & Engineering Team PT. Sebastian Jaya Metal.

4. My Family, my parents, my brother and my sister. Thank you for always

supporting me no matter how the situation. Thank you for always be there when I

need you the most. And the last Thank you for all of your prayers.

5. All parties who have helped the author in carrying out the preparation of the

Thesis.

To them, we cannot repay all kindness, except that good deeds are answered by Allah

Almighty. Given the limitations of the author's self ability, the author is aware that the

writing of this thesis is far from perfect. Therefore, there are constructive suggestions and

criticisms that the author expects.

Cikarang, February 2020

Luthfi Haitsam

v

APPROVAL FOR SCIENTIFIC PUBLICATION

I hereby, for the purpose of development of science and technology, certify and approve

to give President University a non-exclusive royalty-free right upon my final project

report with the title:

DESIGN AND ANALYSIS BLANK DIES APLLIED FOR

BRACKET HORN BY STAMPING PROCCESS

Along with the related software or hardware prototype (if needed). With this non-

exclusive royalty-free right, President University is entitled to conserve, to convert, to

manage in a database, to maintain, and to publish my final project report. These are to be

done with the obligation from President University to mention my name as the copyright

owner of my final project report.

Cikarang, February 2020

Luthfi Haitsam

003201505030

vi

ABSTRACT

Nowadays the metal stamping industry is growing very rapidly, because it can

help any manufacture companies producing thousands of parts in a day. Stamping

requires a tool called dies, and it takes several dies in process to make one part. Blank is

one of them, the process is cutting parts according to the form and dimension needed.

This thesis discusses the design of dies blank for bracket horn parts. Dies blank was

planned to be placed in a 60 ton capacity press line. The design drawing made by

software AutoCAD 2D, the same software help author to found the perimeter of bracket

horn out. The calculation of blank force, stripper force, clearance, and dimensions of die

and punch should be finished first before design drawn. The calculation results obtained

that the dies blank design require a cutting force of 142000 N, a stripper force of 5719 N,

a clearence between the die and punch of 0.05, and dimension of dies blank 230 x 200 x

300 mm. This dies also require 6 pieces of spring type SWM to be supplied by Misumi.

The material for die and punch is SLD meanwhile other components will using SS41. The

calculation results show the force required and dimension of blank dies is smaller than the

specified press machine capacity, therefore dies is safe to use and the design ready to

processed.

Keywords :

Dies, press, stamping, blank, design, die and punch.

vii

DAFTAR ISI

TITLE ................................................................................................................................. ii

DECLARATION OF ORIGINALITY ............................................................................... ii

FINAL PROJECT REPORT APPROVAL ........................................................................ ii

ACKNOWLEGDEMENT ................................................................................................ iiv

APPROVAL FOR SCIENTIFIC PUBLICATION ............................................................. v

ABSTRACT ........................................................................................................................ vi

DAFTAR ISI ..................................................................................................................... vii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................... x

DAFTAR TABEL ............................................................................................................... xi

BAB I ................................................................................................................................... 1

PENDAHULUAN ............................................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang Masalah ........................................................................................ 1

1.2 Perumusan Masalah ............................................................................................... 2

1.3 Batasan Masalah .................................................................................................... 2

1.4 Tujuan dan Manfaat .............................................................................................. 2

1.5 Sistematika Penulisan ............................................................................................ 3

BAB II .................................................................................................................................. 4

DASAR TEORI ................................................................................................................... 4

2.1 Proses Stamping .................................................................................................... 4

2.1.1 Blanking ......................................................................................................... 4

2.1.2 Drawing ......................................................................................................... 5

2.1.3 Piercing .......................................................................................................... 5

2.1.4 Trimming ........................................................................................................ 5

2.1.5 Flanging ......................................................................................................... 5

2.1.6 Bending .......................................................................................................... 6

2.1.7 Forming .......................................................................................................... 6

2.1.8 Notching ......................................................................................................... 6

2.1.9 Restrike .......................................................................................................... 6

2.2 Mesin Press ........................................................................................................... 6

viii

2.2.1 Klasifikasi Mesin Press .................................................................................. 7

2.2.2 Spesifikasi Mesin Press .................................................................................. 9

2.3 Dies ...................................................................................................................... 11

2.3.1 Lower Die ..................................................................................................... 12

2.3.2 Upper Die ..................................................................................................... 14

2.3.3 Standard Part ............................................................................................... 16

2.4 Teori Tegangan - Regangan ................................................................................ 18

2.4.1 Tegangan (Stress) ......................................................................................... 18

2.4.2 Regangan (Strain) ........................................................................................ 19

2.4.3 Modulus Young ............................................................................................ 20

2.5 Spesifikasi Baja ................................................................................................... 22

2.5.1. Baja Karbon ................................................................................................. 22

2.5.2 Tool Steel ..................................................................................................... 23

2.5.3 Sheet Metal ................................................................................................... 25

BAB III .............................................................................................................................. 26

METODOLOGI PENELITIAN ......................................................................................... 26

3.1. Diagram Alir ....................................................................................................... 26

3.1.1 Observasi Awal ............................................................................................ 27

3.1.2 Identifikasi Masalah ..................................................................................... 27

3.1.3 Studi Pustaka ................................................................................................ 27

3.1.4 Membuat Perancangan ................................................................................. 27

3.1.5 Analisa Perancangan .................................................................................... 28

3.1.6 Menggambar Konsep Dies ........................................................................... 28

3.1.7 Cek Gambar ................................................................................................. 28

3.1.8 Selesai .......................................................................................................... 28

3.2. Alat alat ............................................................................................................... 29

3.2.1 Mesin Press AIDA 60 Ton ........................................................................... 29

3.2.2 Coil Spring ................................................................................................... 29

3.2.3 Rumus dan Persamaan ................................................................................. 30

3.2.4 AutoCAD ..................................................................................................... 32

3.2.5 Material ........................................................................................................ 33

ix

BAB IV .............................................................................................................................. 34

HASIL & PEMBAHASAN ............................................................................................... 34

4.1 Perhitungan Gaya Potong Yang Dibutuhkan ...................................................... 34

4.2 Perhitungan Gaya Pada Stripper ......................................................................... 35

4.3 Perhitungan Clearence ........................................................................................ 35

4.4 Perhitungan Dimensi Die dan Punch .................................................................. 38

4.5 Perhitungan Kekuatan Baut dan Dowel Pin ........................................................ 38

4.6 Analisa Hasil Perhitungan ................................................................................... 39

4.6.1 Mesin Press yang Digunakan ....................................................................... 39

4.6.2 Jumlah dan Tipe Spring ............................................................................... 39

BAB V ............................................................................................................................... 41

KESIMPULAN dan SARAN ............................................................................................ 41

5.1. Kesimpulan .......................................................................................................... 41

5.2. Saran .................................................................................................................... 41

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................ 42

LAMPIRAN ....................................................................................................................... 43

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 ........................................................................................................................... 7

Gambar 2.2 ........................................................................................................................... 8

Gambar 2.3 ......................................................................................................................... 12

Gambar 2.4 ......................................................................................................................... 14

Gambar 2.5 ......................................................................................................................... 14

Gambar 2.6 ......................................................................................................................... 15

Gambar 2.7 ......................................................................................................................... 17

Gambar 2.8 ......................................................................................................................... 18

Gambar 2.9 ......................................................................................................................... 19

Gambar 2.10 ....................................................................................................................... 19

Gambar 2.11 ....................................................................................................................... 19

Gambar 2.12 ....................................................................................................................... 20

Gambar 3.1 ........................................................................................................................ 26

Gambar 3.2 ........................................................................................................................ 32

Gambar 4.1 ......................................................................................................................... 34

Gambar 4.2 ......................................................................................................................... 36

Gambar 4.3 ......................................................................................................................... 37

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 ............................................................................................................................ 24

Tabel 2.2 ........................................................................................................................... 24

Tabel 2.3 ............................................................................................................................ 24

Tabel 2.4 .......................................................................................................................... 25

Tabel 3.1 .......................................................................................................................... 30

Tabel 3.2 ........................................................................................................................... 31

Tabel 4.1 .......................................................................................................................... 36

Tabel 4.2 .......................................................................................................................... 40

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Dua dekade ke belakang, kemajuan dunia industri manufaktur khususnya otomotif

berkembang sangat pesat sehingga proses produksi dituntut berlangsung lebih cepat.

Untuk itu kita harus memikirkan bagaimana caranya agar produksi dapat berjalan lebih

cepat, dan efisien.

Dalam upaya untuk memperbaiki dan meningkatkan kualitas dan efisiensi, maka

dibutuhkan sebuah alat penunjang yang bisa mempermudah, mempercepat proses

pengerjaan part-part otomotif. Metal stamping adalah cabang industri yang sangat besar

dan banyak ditemukan karena dapat menghasilkan hingga ribuan part dalam sehari

sehingga dapat menutupi kebutuhan industri otomotif. Blanking adalah salah satu proses

stamping. Blank adalah memotong part menjadi bentuk dan ukuran sesuai ukuran dengan

sebuah alat bernama dies. Pada industry stamping, proses blank adalah yang paling

pertama dilakukan, namun desain dies blank selalu dibuat paling terakhir, karena hingga

mendapatkan blank yang diinginkan perlu beberapa kali trial agar mendapat ukuran yang

sesuai.

Pada perancangan dies blank, banyak hal yang harus diperhitungkan. Hal hal yang

harus dihitung adalah tonase atau gaya potong, gaya pada stripper, kekuatan baut,

termasuk saat trial mencari bentangan blank yang sempurna. Perhitungan tersebut

dilakukan untuk mencari parameter pendukung lain yang dibutuhkan untuk proses

stamping seperti mesin press yang akan dipakai, tipe dan jumlah pegas, hingga material

yang akan digunakan agar semua kebutuhan tersebut dapat efisien namun tetap aman

pada saat produksi.

2

1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan permasalah di atas, maka dapat di rumuskan permasalahan yang ada,

yaitu :

a. Bagaimana perhitungan gaya gaya yang dibutuhkan pada dies blank

b. Bagaimana perhitungan clearence die dan punch

c. Bagaimana perhitungan dimensi die dan punch blank

d. Bagaimana perhitungan kekuatan baut

1.3 Batasan Masalah

Dari perumusan masalah diatas maka batasan masalah yang akan dibahas pada

thesis ini hanya perhitungan perhitungan yang dibutuhkan agar dies dapat bekerja dengan

baik pada mesin press yang telah ditentukan dan tidak membahas perhitungan daya mesin

press, perhitungan layout blank, dan perhitungan seluruh komponen dies blank secara

detail.

1.4 Tujuan dan Manfaat

Adapun tujuan yang diharapkan tercapai dan manfaat yang dapat diperoleh dari

perancangan :

a. Memastikan dies dapat digunakan dengan baik pada mesin press yang ditentukan

b. Memprediksi umur pakai dies.

c. Meminimalkan kemungkinan part cacat (burry)

3

1.5 Sistematika Penulisan

Sistematika dalam penulisan skripsi ini sangat di butuhkan sehingga dapat

mempermudah dalam penyelesaian penyusunan penulisan skripsi ini. Berikut adalah

sistematika dalam penulisan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Dalam bab ini menjelaskan tentang latar belakang, perumusan

masalah, batasan masalah, dan sistematika penulisan.

BAB II DASAR TEORI

Dalam bab ini menjelaskan tentang proses stamping, mesin press,

komponen dies, teori tegangan dan regangan, dan sifat mekanis

baja.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Dalam bab ini menjelaskan tentang metode perancangan dies blank

untuk part bracket horn pada proses stamping.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Dalam bab ini menjelaskan tentang perhitungan gaya potong dan

mesin press yang akan digunakan, analisa dimensi die dan punch,

perhitungan gaya pada stripper dan jumlah spring yang akan

digunakan, dan analisa kekuatan baut pada konstruksi dies.

BAB V KESIMPULAN dan SARAN

Dalam bab ini menjelaskan tentang kesimpulan secara keseluruhan

dalam pembuatan laporan. Dan kritik dan saran untuk perbaikan

selanjutnya.

4

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Proses Stamping

Stamping adalah membentuk atau memotong material plat / metal (lembaran

logam) dengan bantuan sebuah alat yaitu dies dan tenaga penggerak yang dihasilkan dari

mesin press.

Pada dasarnya, proses stamping membutuhkan dua tool yang penting, yaitu mesin

press sebagai penggerak dan dies sebagai pembentuk atau pemotong material sheet metal.

Dalam proses stamping, ada beberapa urutan agar sheet metal dapat diproses menjadi

produk utuh yang memiliki nilai jual, biasanya urutan tersebut dimulai dari Blanking,

Drawing, Piercing, Trimming, dan Flanging. Namun ada juga beberapa proses lainnya

yang kadang perlu dibuatkan diesnya, tergantung dari bentuk dan fungsi produk yang

akan dibuat, seperti Bending, Forming, Notching, Sizing, Restrike, dll.

2.1.1 Blanking

Blanking adalah memotong material plat sesuai dengan bentuk dan ukuran yang

telah ditentukan dengan penggunaan blank size sehemat mungkin

untuk menghindari terbuangnya scrap dalam jumlah yang banyak. Pada proses stamping,

blank selalu berada di urutan paling pertama, karena proses blank akan membentuk

bentangan awal dari produk yang akan dibuat sebelum menuju proses berikutnya. [1]

Hal hal yang perlu diperhatikan pada pembuatan dies blank adalah berikut

(Diemold,2010) :

1. Design die dan punch blanking;

2. Pemilihan tool steel dan metode heat treatment untuk die dan punch;

3. Perhitungan celah clearance punch dan die blank;

4. Jenis, ketebalan, dan dimensi material sheet metal.

5

2.1.2 Drawing

Drawing adalah proses pembentukan metal plat yang memiliki profil yang cukup

rumit dan kedalaman yang cukup tinggi. Pada proses draw, design dies harus

menggunakan air cushion untuk mengontrol aliran udara dan bantalan (pad) untuk

memberikan gaya reaksi pada punch draw agar produk hasil draw tidak mengkerut

(wrinkle) [1]

2.1.3 Piercing

Piercing adalah proses melubangi metal plat baik pada permukaan yang rata

maupun pada permukaan profil sesuai dengan bentuk dan ukuran lubang. Jadi, bentuk

lubang pada piercing tidak selalu bulat. [1] Proses piercing menghasilkan scrap. Scrap

yang dihasilkan harus diperhatikan sehingga pada design dies piercing selalu ada lubang

aliran scrap. Jika scrap dibiarkan menumpuk, punch dapat menabrak tumpukan scrap

tersebut yang mengakibatkan punch patah atau bahkan die bisa pecah.

2.1.4 Trimming

Trimming adalah memotong sisa material plat yang secara fungsi sudah tidak

diperlukan pada produk. Proses trimming biasanya dilakukan setelah proses

pembentukan. [1]

2.1.5 Flanging

Flanging adalah proses menekuk bagian ujung plat logam dengan sudut siku.

Proses flanging bertujuan untuk membuat flange pendek dengan ukuran rata rata tidak

lebih dari 5mm agar sisi pinggir produk tidak terlalu tajam setelah proses trimming.

Flanging biasa digabung menjadi satu dies dengan proses restrike. [1]

6

2.1.6 Bending

Bending adalah proses membengkokkan plat dengan sudut tertentu terhadap

sumbu liniernya. Besar sudut pada saat bending tidak selalu sama dengan besar sudut

yang produk karena pertimbangan material akan spring back atau spring go.

2.1.7 Forming

Pada dasarnya proses forming adalah sama dengan drawing dan bending. Yang

membedakan adalah, jumlah profil yang akan dibentuk, tingkat kerumitan dan kedalaman

kontur.

2.1.8 Notching

Notching adalah menghilangkan beberapa sisi atau bagian pada produk yang tidak

digunakan. Secara teori proses notching hampir mirip dengan trimming. Jika proses

trimming memotong hampir mengelilingi seluruh permukan produk, namun notching

hanya memotong bagian bagian kecil saja.

2.1.9 Restrike

Restrike adalah proses pembentukan ulang profil material. Proses restrike

biasanya terdapat pada produk yang memiliki profil sangat kecil dan rumit sedangkan

produk tersebut menggunakan sheet metal yang cukup getas (crack) sehingga butuh

beberapa kali proses pembentukan untuk mendapat radius yang diinginkan.

2.2 Mesin Press

Pada kegiatan stamping, mesin press berfungsi sebagai penyuplai tenaga untuk

dies agar dapat bekerja memotong atau membentuk material sesuai dengan hasil yang

diinginkan. Tiga komponen utama yang menyusun mesin press adalah bolster, slider dan

body mesin press. Sumber tenaga dan sistem mesin akan menggerakan slider yang akan

7

membawa dies menekan sheet metal sehingga dapat membentuk dan memotong lembaran

logam sesuai bentuk yang diharapkan. [2]

Gambar 2.1 : Bagian bagian mesin press

2.2.1 Klasifikasi Mesin Press

Berdasarkan sistem yang digunakan untuk menghasilkan gerakan, secara umum

mesin press terbagi menjadi tiga jenis, yaitu :.

2.2.1.1 Mesin Press Manual

Mesin press manual sangat bergantung pada manusia sebagai tenaga

penggeraknya. Prinsip kerjanya sangat sederhana, yaitu dengan memutar tuas

penggerak untuk menaikkan atau menurunkan piston. Kelebihan mesin press

manual adalah biaya operasional yang sangat murah bahkan gratis karena hanya

membutuhkan tenaga manusia, selain itu cara penggunaannya cukup praktis.

Namun, karena hanya menggunakan manusia, maka kapasitas plat yang dapat

dinbentuk pun menjadi sangat terbatas, biasanya hanya sampai ketebalan 1.5

sampai 2 mm dan dengan material tertentu saja. [2]

Slider /Ram

Bolster /Bed

Body /Frame

8

2.2.1.2 Mesin Press Hidrolik

Mesin press hidrolik bekerja dengan prinsip hukum pascal yaitu

memanfaatkan fluida berupa cairan yang dimampatkan untuk menekan piston

penggerak.

Gambar 2.2 : Prinsip kerja hidrolik

Prinsip kerja mesin press hidrolik sama dengan mesin lain yang

menggunakan prinsip hidrolik, yaitu menggunakan fluida untuk menekan piston

atau slider pada mesin press. Pertama, fluida dipompa dari tabung penyimpanan

ke pipa hidrolik, lalu fluida mengalir ke control valve yang selanjutnya dikirim ke

silinder untuk menggerakan piston. Tenaga yang dihasilkan harus dapat diatur

dengan baik sesuai kebutuhan, oleh karena itu pada sistem hidrolik harus dipasang

beberapa valve, diantaranya slonoid valve, check valve, relieve valve, dll.

Mesin hidrolik adalah mesin yang lebih baik dari mesin press listrik dalam

hal lifetime. Hal itu disebabkan tenaga mesin press hidrolik dapat diatur dengan

baik, selain itu maintenance yang harus dilakukan juga cukup praktis yaitu dengan

mengganti fluida atau cairan. [3]

2.2.1.3 Mesin Press Mekanik

Seperti namanya, mesin press mekanikal mengandalkan sistem mekanik

dengan menggunakan flywheel yang bergerak dengan sumber motor listrik,

Kemudian gerakan flywheel dilanjutkan ke crankshaft untuk selanjutnya

menggerakkan slider naik dan turun. Untuk mengatur posisi gerakan slider, mesin

ini memanfaatkan sistem clutch dan break yang digerakkan oleh sistem

9

pneumatik. Sistem pneumatik yang menggunakan tekanan udara pada mesin ini

digunakkan untuk mengikat dies yang menggunakan cushion. Maka dari itu mesin

ini memiliki tempat penyimpanan udara di bawah atau di belakang mesin. Mesin

press jenis mekanikal masih memiliki tonase yang terbatas yakni hanya sampai

2500 ton. [2]

2.2.2 Spesifikasi Mesin Press

Saat akan membuat produk dengan proses stamping, sebelum membuat

perancangan dies, pertama-tama kita harus menentukan terlebih dahulu spesifikasi mesin

press yang akan digunakan. Adapun spesifikasi utama dari mesin press yang harus

diperhatikan saat akan membuat dies adalah sebagai berikut :

2.2.2.1 Kapasitas Mesin Press

Dalam menentukan tonase mesin press yang akan digunakan, kita akan

sangat terbantu bila dapat mengetahui gaya potong yang dibutuhkan dalam

melakukan sebuah pekerjaan.

Penentuan kapasitas mesin press yang lebih rendah dari gaya yang

dibutuhkan akan membuat mesin press dipaksa bekerja melebihi kapasitasnya, hal

itu dapat mengakibatkan lifetime mesin menjadi berkurang dan produk yang

dihasilkan kurang bagus. Sebaliknya, jika pemilihan kapasitas mesin terlalu besar

melebihi kebutuhan tentu akan menyebabkan ongkos produksi yang lebih besar,

karena kapasitas mesin yang lebih besar tentunya akan menggunakan energi yang

lebih besar juga. [4]

Berikut adalah cara dasar untung menentukan kapasitas mesin press :

𝐹 =𝑉.𝜎𝑔𝑒𝑠𝑒𝑟

10000=

𝐾𝑒𝑙𝑖𝑙𝑖𝑛𝑔 𝑀𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 . 𝑡𝑒𝑏𝑎𝑙 . 𝑡𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑔𝑒𝑠𝑒𝑟 𝑚𝑎𝑘𝑠𝑖𝑚𝑢𝑚

10000

Contoh perhitungan kapasitas mesin untuk material dengan tegangan geser

sebesar 345 N/mm2 dan ukuran persegi 30x120 mm dengan tebal 1.6 mm adalah :

𝐹 =𝑉.𝜎𝑔𝑒𝑠𝑒𝑟

10000=

(30.2+120.1.) 𝑥 1.6 𝑥 345

10000= 16.56 𝑡𝑜𝑛

Agar mesin press dapat bekerja tanpa beban berlebih dan memberikan

spare kekuatan diatas penggunaaan tonase mesin press, maka hasil perhitungan

10

harus dikalikan dengan safety faktor. Asumsikan safety faktor adalah 30% dari

kekuatan mesin press maka :

𝐹 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟 =𝐹

𝑠𝑓=

16.56

0.7= 23.65 𝑡𝑜𝑛 → 25 𝑡𝑜𝑛

Selain kapasitas mesin press, perlu juga dihitung kekuatan stripper pada

saat titik mati bawah. Saat dies bekerja, stripper berfungsi menjepit material agar

material tidak meleset saat akan dipress. Pada umunya stripper bertumpu pada

kekuatan spring, untuk itu pemilihan spring harus dilakukan dengan baik agar dies

menghasilkan produk yang baik. Pada beberapa dies fungsi spring dapat

digantikan dengan urethane (rubber) atau pin cushion.

2.2.2.2 Dimensi Bolster & Slider

Slider dan Bolster adalah bagian dari mesin press tempat mengikat dies.

Dies bagian bawah (lower die) dipasang pada bolster, sedangkan dies bagian atas

(upper die) diikat pada slider. Dimensi slider dan bolster harus diketahui sebelum

membuat desain dies, terutama jarak jarak slot atau cushion pada bolster dan

slider sehingga dies dapat dipasang. Selain itu, pada beberapa kasus kita juga

dapat mempertimbangkan untuk memasang lebih dari satu dies pada satu mesin

press.

2.2.2.3 Stroke

Stroke adalah ukuran tinggi dari titik mati bawah hingga titik mati atas,

atau bisa juga disebut jarak dari posisi dies sebelum bekerja ke posisi dies saat

bekerja.

Stroke sangat menentukan hasil produk yang akan distamping, jika stroke

terlalu tinggi, hasil potong terhadap produk menjadi tidak bagus (pemotongannya

nanggung) karena punch tidak sempurna memotong material. Sebaliknya apabila

stroke sangat pendek maka lower die dan upper die dapat bertabrakan karena

upper die yang turun terlalu jauh, hal ini dapat menyebabkan dies pecah.

11

2.2.2.4 Stroke per Minute

Kemampuan mesin press melakukan tumbukan dalam waktu semenit

disebut Stroke per Minute. Spesifikasi ini memang tidak terlalu berpengaruh untuk

keperluan merancang sebuah dies, namun sangat penting dalam membuat

planning produksi.

Dalam hal ini, biasanya mesin press mekanikal yang digerakkan dengan

poros engkol memiliki SPM lebih tinggi ketimbang mesin press hidrolik yang

digerakkan fluida. Alasannya sederhana, karena pergerakan poros engkol lebih

kontinu dari pada hidrolik yang membutuhkan waktu untuk mengisi ulang dan

memompa fluida yang menggerakkan piston pada mesin press hidrolik.

2.2.2.5 Die Height

Die height adalah tinggi dies dari komponen terbawah (base plate) hingga

komponen paling atas (top plate) yang diukur pada saat dies bekerja atau saat titik

mati bawah.

. Pada saat membuat dies yang akan digunakan pada mesin yang sama, die

height biasanya sebisa mungkin akan dibuat sama, hal itu dilakukan agar saat

melakukan setting / adjustment slide di mesin press tidak memakan waktu lama.

2.3 Dies

Dies adalah alat yang digunakan untuk memotong atau membentuk material

sesuai dengan bentuk dan ukuran yang diinginkan dengan menggunakan metode

stamping. Dies dibuat dengan pertimbangan banyaknya part yang harus diproduksi karena

dapat memproduksi barang dengan cepat dan presisi.

12

Gambar 2.3 : Dies dan komponennya

2.3.1 Lower Die

2.3.1.1 Base Plate

Base plate adalah bagian yang paling bawah dari dies. Fungsi dari base

plate adalah menjadi bagian dimana dies diikat pada mesin press (bolster). Karena

fungsinya yang hanya menjadi tempat untuk mengikat dies pada mesin press dan

bukan bagian untuk memotong, maka material yang digunakan adalah baja karbon

rendah. Selain fungsi, harga juga menjadi pertimbangan memilih baja karbon

rendah sebagai material base plate.

2.3.1.2 Makura

Makura adalah bagian yang menjadi penopang base plate dengan bagian

yang berada diatasnya. Jumlah dan posisi makura yang terpasang pada sebuah

dies sangat beragam, tergantung pada rancangan dies tersebut. Selain itu makura

juga bisa dijadikan bagian untuk mengatur die height (adjuster) agar bisa fit

dengan mesin press yang digunakan. Material yang digunakan untuk makura juga

menggunakan baja karbon rendah.

13

2.3.1.3 Spacer Plate

Sesuai namanya, spacer plate adalah bagian yang menjadi penghubung

antara base dengan bagian yang bagian paling vital yaitu die. Pada dies blank,

pierc, atau dies pemotong lainnya, bagian spacer yang berada tepat dibawah die

akan dibuat berlubang, fungsinya adalah sebagai tempat jatuhnya scrap ataupun

produk setelah terpotong oleh die. Jenis material yang digunakan untuk spacer

biasanya adalah baja karbon rendah.

2.3.1.4 Die

Die adalah bagian inti dari sebuah dies, fungsinya yaitu membentuk atau

memotong material sesuai bentuk yang diharapkan. Material die harus terbuat dari

baja karbon tinggi yang telah diberi heat treatment (hardening) hingga mencapai

58-62 HRC. Pada dies blank, bagian yang dijadikan sebagai pemotong harus

tajam agar part tidak cacat (burry), selain itu harus ada kemiringan yang diberikan

agar setelah berhasil dipotong, part bisa jatuh dengan mudah ke bawah.

2.3.1.5 Guideliner

Sebelum dipotong menjadi produk utuh, biasanya sheet metal akan

dipotong terlebih dahulu menjadi satu lembaran panjang yang disebut shearing

size, shearing size inilah yang nantinya akan masuk ke proses stamping. Lebar

shearing size ini juga ditentukan dari bentangan part yang akan dibuat dan diatur

sedemikian rupa agar lebar material sekecil mungkin agar lebih hemat dan lebih

banyak part yang bisa diproduksi.

Guideliner inilah yang berfungsi untuk memastikan shearing size berjalan

dengan lurus sebelum pemotongan oleh die. Karena tanpa guideliner, operator

akan sangat kesulitan dalam menempatkan material agar bisa center sebelum

dipotong.

14

Gambar 2.4 : Fungsi guideliner

2.3.2 Upper Die

2.3.2.1 Shanks

Shanks adalah bagian dies yang terletak diatas top plate. Fungsi dari

shanks adalah memudahkan operator untuk mengatur posisi upper die agar berada

pada posisi center sekaligus mengikat upper die pada bolster. Penggunaan shanks

sangat opsional, karena pada mesin press berkapasitas besar yang memuat

beberapa dies, shanks tidak diperlukan karena dies tidak harus pada posisi center

dan dies diikat dengan baut clamp.

Gambar 2.5 : Shanks

15

2.3.2.2 Top Plate

Fungsi top plate hampir sama dengan base plate, yang membedakan hanya

posisinya, jika base plate mengikat dies pada bolster maka top plate yang

mengikat dies pada slider. Penggunaan material pun juga sama, yaitu baja karbon

rendah.

2.3.2.3 Backing Plate

Backing Plate adalah komponen yang berada dibawah top plate, fungsi

dari backing plate adalah melindungi top plate dari tekanan yang dihasilkan punch

pada saat memotong material. Saat memotong material, punch memberikan

tekanan yang besar sehingga terjadi reaksi pada ujung punch yang lain, yaitu yang

berdekatan dengan top plate. Maka dari itu, backing plate meredam tekanan akibat

dari penetrasi punch agar tidak melubangi top plate.

Material backing plate biasanya terbuat dari baja karbon sedang agar

cukup kuat menahan tekanan dari punch, S50C adalah salah satunya. Untuk

semakin memperkuat, biasanya backing plate juga diberi heat treatment berupa

flame hardening hingga mencapai 50 HRC

Gambar 2.6 : Fungsi backing plate

16

2.3.2.4 Punch Holder

Punch holder adalah komponen pengikat punch agar tetap center saat

bekerja memotong atau membentuk material. Material punch holder sangat

opsional, beberapa die maker menggunakan baja karbon rendah karena

pertimbangan harga, namun ada juga beberapa yang menggunakan baja karbon

sedang untuk pertimbangan keamanan.

2.3.2.5 Stripper Plate

Stripper plate berfungsi sebagai penahan material saat punch bekerja

memotong material agar material tetap pada posisinya. Konstruksi stripper dibuat

dengan meletakkan spring dibagian atasnya yang diikat dengan baut stripper agar

spring tidak pindah. Karena fungsi stripper sebagai penahan, maka stripper dibuat

dari baja karbon menegah seperti S45C atau S50C.

2.3.2.6 Punch

Bersama dengan die, punch menjadi bagian inti dari sebuah dies yang

berfungsi sebagai pemotong yang bergerak naik turun. Karena fungsinya yang

sama dengan die yaitu sebagai pemotong, maka material yang digunakan harus

keras dan tahan abrasif. Umumnya, material yang sering digunakan adalah baja

yang memiliki kandungan karbon yang tinggi. Beberapa diantaranya adalah AISI

D2, BOHLER K110, SLD, SKD11, XW42, ASSAB, dll.

2.3.3 Standard Part

Standard Part adalah komponen yang sudah memiliki standar ukuran tertentu

yang dibuat oleh perusahaan yang sudah ahli dan mapan dalam bidang tertentu atau bisa

juga distandarisasi oleh pemerintah. Dalam press die, standard part biasanya komponen

17

yang memiliki suaian yang cukup teliti atau komponen yang harus dibuat dengan

perhitungan rumit.

2.3.3.1 Guide Post set

Guide Post Set atau Guide Post adalah komponen yang berfungsi untuk

memastikan punch dan die berada pada posisi yang center saat bekerja. Guide post

terdiri dari sepasang bushing dan pin. Jumlah guide post pada sebuah dies tidak

menentu, tergantung seberapa besar ukuran dies tersebut, namun minimal harus

ada dua buah guide post agar dies aman.

Gambar 2.7 : Guide post set

2.3.3.2 Coil Spring

Coil Spring adalah perangkat mekanis yang digunakan untuk menyimpan

energi dan kemudian melepaskannya, untuk menyerap tekanan, atau

mempertahankan gaya di antara permukaan yang saling bersentuhan. Pada dies,

coil spring berfungsi menyerap tekanan yang dihasilkan mesin press pada saat

bekerja. Coil Spring terbuat dari bahan yang kuat dan elastis dan dibuat berbentuk

heliks sehingga dapat meregang kembali ketika beban dilepaskan.

Guide Pin

Guide Bush

18

Coil spring memiliki beberapa macam tipe yang disimbolkan melalui

warna. Warna tersebut mewakili ukuran beban yang dapat ditahan oleh spring

tersebut.

Gambar 2.8 : Coil Spring

2.3.3.3 Baut Stripper

Baut Stripper berfungsi sebagai pengikat stripper pada top plate agar

spring tetap berada pada tempatnya. Selain itu baut stripper juga berfungsi

mengatur panjang defleksi pada spring.

2.4 Teori Tegangan Regangan

2.4.1. Tegangan (Stress)

Tegangan dan regangan adalah bab dasar dalam ilmu teknik material. Teori

tegangan-regangan dapat diilustrasikan dengan hal dasar, yaitu sebuah batang yang

memiliki penampang yang sama sepanjang bagiannya, dan diberi gaya atau beban yang

diarahkan pada sepanjang sumbu batang tesebut sehingga menghasilkan ketegangan atau

kompresi di sepanjang batang. Karena seluruh batang mengalami tegangan, maka batang

tersebut dapat mengalami fracture di titik manapun. Pada ilmu matematika, tegangan

biasanya disimbolkan σ (sigma) dan dapat dirumuskan seperti berikut: [5]

(σ) = 𝐹

𝐴

19

Dimana : 𝜎 = Tegangan (Pascal atau N/m²)

A = Luas area (m2)

F = Gaya (Newton). [5]

2.4.2 Regangan (Strain)

Gambar 2.9 : Sebelum regangan [5]

Gambar 2.10 : Sesudah regangan [5]

Gambar 2.11 : Tegangan normal pada batang [5]

Seperti yang telah dijelaskan pada gambar 2.11, batang akan berubah panjang

saat diberi beban yang mempengaruhi sepanjang sumbu, memanjang saat dalam tegangan

dan memendek saat dalam kompresi.

Perpanjangan d dari batang ini adalah jumlah total dari peregangan seluruh

elemen material di semua volume batang. Mari kita asumsikan batang memiliki material

yang sama pada sepanjang sumbunya. Kemudian, jika kita menganggap panjang setengah

batang (L/2) memiliki perpanjangan = d/2, maka jika kita mempertimbangkan ¼ dari

batang, itu akan memiliki perpanjangan = d/4. Pada umumnya, perpanjangan batang

adalah sama dengan panjangnya dibagi dengan panjang total L dan dikalikan dengan

perpanjangan total d. Maka dari itu, batang akan mengalami perpanjangan = 1 / L kali d.

20

Kuantitas ini disebut elongasi per satuan panjang, dan dikenal dengan istilah regangan,

dan disimbolkan dengan huruf Yunani ɛ (epsilon). [5]

(Ɛ) =𝛥𝑙

𝐿=

𝑙−𝑙0

𝑙0

Dimana : ɛ = Regangan (m)

Δl = Perubahan panjang (m)

lo = Panjang awal (m).

l = Panjang akhir (m). [5]

Jika batang dalam tegangan, regangan disebut regangan tarik, mewakili

perpanjangan atau peregangan material. Jika batang dalam kompresi, regangan adalah

regangan tekan dan batang akan berkurang panjangnya. Regangan tarik biasanya

dianggap sebagai regangan positif sedangkan tekan sebagai regangan negatif. Strain e

dikenal dengan regangan normal sebab berhubungan dengan tekanan normal. Regangan

normal adalah rasio dari panjang awal dan panjang akhir, maka dari itu regangan adalah

kuantitas tanpa dimensi, yaitu tidak memiliki satuan. Oleh karena itu, regangan

diekspresikan hanya sebagai angka, independen dari sistem unit apa pun. Nilai numerik

regangan pada umunya sangat kecil, karena perubahan panjang batang yang dirancang

dengan bahan struktural akan sangat kecil bahkan saat diberi beban.

Contohnya adalah, sebuah batang yang memiliki panjang 2m. Ketika diberi

tegangan, bilah ini mungkin memanjang 1,4 mm, yang berarti itulah regangannya [5]

2.4.3. Modulus Elastisitas

Modulus Elastisitas adalah hubungan tegangan dan regangan secara linear untuk

batang dalam tegangan dan kompresi sederhana diekspresikan dengan persamaan

𝐸 = 𝜎

Ɛ

Dimana σ = tegangan aksial, ε = regangan aksial, serta E adalah modulus

elastisitas material. Modulus elastisitas merupakan garis lurus miring dalam diagram

tegangan dan regangan pada area elastis, dan seperti yang telah disebutkan sebelumnya,

21

karena regangan tidak berdimensi, maka satuan modulus elastisitas mengikuti satuan

tegangan.

Persamaan ini juga sering disebut dengan hukum Hooke, yang dinamai dari Robert

Hooke (1635–1703) yaitu serang ilmuwan terkenal yang berasal dari Inggris. Hooke

adalah yang pertama kali menyelidiki sifat elastis material secara saintis, dalam

penelitiannya beliau meneliti berbagai material seperti logam, batu, kayu, tulang, dan

otot. Beliau mengamati peregangan kabel panjang yang menopang beban dan

berpendapat bahwa “regangan dan beban yang membuatnya selalu menghasilkan

kecocokan yang ideal antara satu sama lain". Maka dari itu, Hooke membuat diagram

yang menghubungkan antara perpanjangan yang dihasilkan dengan beban yang diberikan.

[5]

Gambar 2.12 : Grafik tegangan regangan untuk jenis logam [5]

Garis lurus mengawali diagram yang dimulai dari titik asal O hingga titik tujuan A.

Artinya, hubungan tegangan dan regangan di wilayah awal ini tidak hanya linear tetapi

juga proporsional. Proporsionalitas antara tegangan dengan regangan setelah titik A tidak

lagi ada, karenanya titik A disebut batas proporsional. Pada baja berkekuatan rendah,

batas ini sebesar 30 hingga 50 ksi / 210 hingga 350 MPa, namun pada baja yang memiliki

kandungan karbon dan unsur paduan yang lebih tinggi, titik batas proporsional ini bisa

mencapai 80 ksi / 550 Mpa atau lebih . Garis miring lurus dari titik O ke titik A adalah

modulus elastisitas.

Dengan peningkatan tegangan di luar batas proporsional, regangan mulai

meningkat lebih cepat untuk setiap kenaikan tegangan. Akibatnya, kurva tegangan-

22

regangan memiliki kemiringan yang terus mengecil, sampai, pada titik B, kurva menjadi

horizontal. Dimulai pada titik ini, perpanjangan yang cukup dari spesimen uji terjadi

tanpa adanya perubahan pada gaya tarik dari titik B ke titik C. Kejadian tersebut dikenal

sebagai keluluhan material sehingga titik B dikenal sebagai titik luluh.

Setelah melewati titik luluh, logam telah sepenuhnya bersifat plastis maka dari itu

logam dapat terus meregang hingga titik tertinggi, titik itulah yang disebut sebagai

ultimate stress (titik D pada grafik) hingga akhirnya mencapai batasnya dan patah (titik

E). [5]

2.5 Spesifikasi Baja Carbon

Besi dan baja adalah material yang selalu digunakan dalam dunia industri

pemesinan. Pemilihan besi sebagai material yang sering digunakan dalam berbagai

bidang indusri karena sifatnya yang dapat diubah sesuai kebutuhan dengan cara

memadukan unsur logam lain menggunakan metode heat treatment. Sedangkan baja

adalah besi yang telah dipadukan dengan dengan unsur logam lain, terutama karbon untuk

mendapat tingkat kekerasan yang diharapkan.

2.5.1 Baja Karbon (carbon steel)

Berdasarkan persentase jumlah karbon yang terkandung didalamnya paduannya,

baja karbon dibagi menjadi tiga yaitu :

a) Baja karbon rendah

- Kandungan karbon : 0,05 % – 0,30% C.

- Sifatnya mudah ditempa dan mudah diproses pemesinan

- Penggunaannya yaitu : mild steel, rantai, paku keeling, sekrup, paku, body

kendaraan, rangka bangunan, pipa, rantai, roda gigi, poros (shaft).

b) Baja karbon sedang

- Kekuatan lebih tinggi daripada baja karbon rendah.

- Kandungan karbon : 0,30 % – 0,60 % C

- Sifatnya sulit untuk dibengkokkan, dilas, dipotong.

23

- Penggunannya, yaitu : connecting rods, pin engkol, as roda, as mobil,

crankshafts, rel kereta, obeng, palu, kereta luncur.

c) Baja karbon tinggi

- Baja karbon dengan kekuatan tertinggi.

- Kandungan karbon : 0,60 % – 1.50 % C

- Sifatnya sulit untuk dibengkokkan, dilas, dipotong.

- Penggunannya, yaitu : sekrup driver, palu pandai besi, pisau dapur, baut, godam,

cutting tools, pahat untuk membubut material getas, reamer, pahat untuk

membubut material keras, die & punch, tool steel, wirecutter, pemotong halus

(grinder). [6]

2.5.2 Tool Steel

Tool Steel merupakan besi dengan kandungan karbon sebesar 0.3 – 1.6%. Selain

karbon, tool steel juga mengandung unsur lain sebagai paduannya seperti kromium,

vanadium, molybdenum, nikel, dll. Paduan dari unsur itu membuat tool steel memiliki

sifat mekanik yang lebih baik seperti kuat, keras, tahan terhadap temperatur tinggi, tidak

abrasif, tidak korosif, mampu bentuk, mampu mesin, mampu potong, dll sehingga dapat

digunakan sebagai alat pada proses manufaktur seperti cutting tools, die dan punch

molding, dll. Agar tool steel dapat digunakan secara optimal dan efisien sesuai dengan

karakteristik yang diharapkan, sebagian besar tool steel digunakan setelah mendapatkan

heat treatment. Pembuatan tool steel dibagi menjadi beberapa jenis dan kelas.

Pemilihannya pun dapat ditentukan berdasarkan pada jenis pekerjaan, maupun jenis

pembebanannya. [7]

Untuk penggunaan die dan punch, berikut spesifikasi rata rata tool steel yang

dibutuhkan:

Kandungan Karbon = 1.3~1.6 % C

Modulus Elastisitas = 208~212 GPa

Resistansi Gesekan = Maksimal 0.5x10-7 mm

Kekerasan = 58~64 HRC

24

Tabel 2.1 : Komposisi kimia SLD [8]

Tabel 2.2 : Physical properties SLD [8]

Tabel 2.3 : Wear resistance SLD [8]

25

2.5.3 Sheet Metal

Sheet metal adalah logam yang dibuat dalam bentuk lembaran, atau lembaran

yang digulung (coil). Dewasa ini sheet metal sangat banyak digunakan dalam berbagai

bidang karena dapat dibentuk sesuai dengan kebutuhan, seperti part otomotif, rangka

bangunan, komponen kelistrikan, alat alat rumah tangga, dan banyak lagi.

Sheet metal dapat diproses dengan 2 cara yaitu pembentukan panas (hot forming),

dan pembentukan dingin (cold forming). Oleh karena itu, sheet metal juga secara umum

terbagi atas dua jenis, yaitu SPCC (Steel Plate Cold rolled Coiled) dan SPHC (Sheet

Plate Hot rolled Coiled).

Tabel 2.4 : Spesifikasi plat SPCC [9]

26

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Diagram Alir

Secara sederhana metodologi penelitian dalam merancang dies blank untuk bracket

horn di tunjukkan pada gambar 3.1 berikut ini.

Gambar 3.1 : Diagram alir metodologi perancangan

Observasi awal

awal

Identifikasi masalah

Membuat Perancangan

Analisa

Perancangan

?

Tidak

Selesai

Studi Pustaka

Menggambar Konsep Dies

Cek Gambar

Revisi

Ok

Acc

27

3.1.1 Observasi Awal

Dalam membuat perancangan dies blank untuk part bracket horn, diperlukan data

yang valid dan berguna agar perancangan dapat dilakukan dengan baik, salah satu cara

yang dilakukan untuk mengumpulkan dan menghimpun data agar tersusun dengan baik

adalah dengan metode pengamatan atau observasi. Tempat dilakukan observasi adalah di

area Emgineering Design PT. Sebastian Jaya Metal terutama bagian yang berhubungan

dengan project bracket horn. Dalam melakukan observasi dilakukan pengamatan secara

langsung. Beberapa hal yang diamati adalah drawing part, mesin yang tersedia, man

power, lingkungan kerja, jadwal pelaksanaan, peristiwa yang terjadi, dan beberapa hal

lain.

3.1.2 Identifikasi Masalah

Tujuan dari identifikasi masalah adalah untuk menemukan permasalahan yang

terjadi pada proses perancangan dies blank untuk part bracket horn. Langkah dalam

mengidentifikasi masalah yang terjadi adalah menganalisa hasil observasi yang

dilakukan.

3.1.3 Studi Pustaka

Studi Pustaka diperlukan untuk mempelajari data yang telah terkumpul dan

menyusunnya menjadi sebuah rumusan untuk menyelesaikan masalah yang telah

diidentifikasi.

Studi pustaka juga berguna agar penulis lebih mudah dalam membuat perhitungan

atau perancangan dies blank dan analisisnya.

3.1.4 Membuat Perancangan

Membuat perancangan yaitu melakukan perhitungan kekuatan konstruksi dies

agar dies aman saat digunakan. Hal-hal yang perlu dihitung sebelum membuat desain dies

adalah sebagai berikut :

28

a) Perhitungan gaya potong

b) Perhitungan gaya pada stripper

c) Perhitungan clearence

d) Perhitungan dimensi punch dan die

e) Perhitungan kekuatan baut dan dowel pin

3.1.5 Analisa Perancangan

Setelah dilakukan perancangan, maka data yang dihasilkan akan dianalisa untuk

menentukan kebutuhan pada pembuatan dies seperti mesin press yang akan digunakan,

jenis tipe spring yang dibutuhkan, dll.

3.1.6 Menggambar Konsep Dies

Menggambar konsep dies dilakukan setelah diketahui mesin press yang akan

digunakan dan dimensi punch dan die. Hal itu dilakukan agar proses menggambar tidak

menghabiskan banyak waktu untuk revisi.

3.1.7 Cek Gambar

Pengecekan gambar dilakukan sebelum gambar diproses ke lapangan baik untuk

machining maupun assembling agar tidak terjadi kesalahan gambar yang mengakibatkan

banyak waktu yang terbuang untuk memperbaiki dies. Pengecekan gambar juga bertujuan

untuk memastikan desain sudah efisien agar kebutuhan material bisa sehemat mungkin.

3.1.8 Selesai

Semua proses telah dilakukan dan gambar siap diturunkan ke bagian machining.

29

3.2. Alat Alat

Pada perancangan dies pada blank untuk part bracket horn ini, ada beberapa

instrumen yang dibutuhkan sebagai parameter maupun sarana penunjang kegiatan

perancangan dies.

3.2.1 Mesin Press AIDA 60 Ton

Dalam perancangan dies blank untuk part bracket horn ini, dies direncanakan akan

ditempatkan di mesin press berkapasitas 60 ton. Adapun spesifikasinya adalah sebagai

berikut.

Pembuat = AIDA

Kapasitas = 60 Ton

Tipe = NCI-60

Tahun Pembuatan = April 1994

Stroke per Menit = 45-85 SpM

Slide Stroke = 170 mm

Die height Maksimum = 285 mm

Slide Adjustment = 40 mm

Dimensi Slider = 400 mm x 480 mm

Dimensi Bolster = 120 mm x 515 mm x 870 mm

Dimensi Cushion = 260 mm x 410 mm

Diameter Lubang Shank = 50 mm

3.2.2 Coil Spring

Coil spring yang akan digunakan dalam perancangan dies blank ini adalah spring

merah untuk pembebanan medium. Spesifikasinya adalah sebagai berikut

30

Tabel 3.1 : Tabel spring merah [12]

3.2.3 Rumus

Setelah mengetahui mesin press dan tipe spring yang akan menjadi parameter

atau target yang harus dipenuhi dalam perancangan dies, maka proses perancangan baru

dapat dilakukan, adapun dalam perancangan ini akan dihitung gaya gaya yang dibutuhkan

serta dimensi dies yang akan dibuat. Perhitungan tersebut dilakukan dengan rumus-rumus

pokok sebagai berikut :

a. Rumus Mencari Gaya Potong [10] :

𝐹𝑏𝑙𝑎𝑛𝑘 = 𝜎geser . 𝐾𝑒𝑙𝑖𝑙𝑖𝑛𝑔 𝑀𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 . 𝑡𝑒𝑏𝑎𝑙

b. Rumus Mencari Gaya Stripper [10] :

𝐹𝑠𝑡𝑟𝑖𝑝𝑝𝑒𝑟 = 𝑥% . 𝐹𝑏𝑙𝑎𝑛𝑘

Gaya stripper adalah beberapa persen dari besar gaya potong pada blank,

persentase gaya stripper yang diijinkan dapat disimak dalam tabel dibawah ini

31

Tabel 3.2 : Persentase gaya stripper [10]

c. Rumus Mencari Clearence :

𝑈 = 𝑐 . 𝑡 . √𝜎geser

Dimana = U = clearance

C = faktor kerja

t = tebal material (mm)

σgeser = Tegangan Geser (MPa) [10]

d. Rumus Mencari Tebal Die :

𝐻 = √𝐹 𝑏𝑙𝑎𝑛𝑘 + 𝐹 𝑠𝑡𝑟𝑖𝑝𝑝𝑒𝑟

𝑔

3

Dimana = H = tebal die

Fblank = gaya potong

Fstripper = gaya stripper

g = percepatan gravitasi [10]

32

e. Rumus Mencari Diameter Baut :

𝑑 = √𝑛 𝑥 𝐹𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

𝜋 𝑥 𝜎𝑡𝑎𝑟𝑖𝑘

Dimana = d = diameter baut

Ftotal = gaya total

n = estimasi jumlah baut

σtarik = tegangan tarik baut [10]

3.2.4 Software AutoCAD

AutoCAD adalah salah satu software design yang sering digunakan pada bidang

engineering, pada perancangan dies blank, selain untuk menggambar design dies,

AutoCAD juga digunakan untuk mencari keliling bentangan part bracket horn.

Gambar 3.2 : Command list pada AutoCAD

33

3.2.5 Material

Ada beberapa material tool steel yang cocok untuk penggunakan die press,

beberapa diantaranya adalah SLD, SKD11, AISI D2, ASSAB 88 dan masih banyak lagi.

Setiap tool steel tersebut juga memiliki penggunaan khusus yang direkomendasikan oleh

produsennya. Untuk proses Blanking, AISI D2 dan SLD memiliki spesifikasi terbaik dan

rekomendasi dari produsen. AISI D2 cenderung memiliki spesifikasi yang lebih keras

daripada SLD.

Material bracket horn adalah SPCC ketebalan 1.4 mm dan memiliki ukuran

perimeter yang tidak terlalu besar. Dengan analisa tersebut dapat diambil kesimpulan

maka material yang paling cocok digunakan untuk die dan punch adalah SLD. Material

SLD sendiri memliki kandungan karbon hingga 1.5% dan dapat diberi perlakuan panas

hingga mencapai kekuatan 63 HRC. Untuk komponen lainnya, material lainnya cukup

dengan baja karbon rendah karena lebih murah, kecuali untuk material yang juga

menerima gaya secara tidak langsung seperti stripper plate dan backing plate. Berikut

adalah daftar material komponen dies blank untuk part bracket horn :

Base Plate = SS41

Makura = SS41

Spacer Plate = SS41

Die = SLD

Punch = SLD

Guideliner = SS41

Stopper = S50C

Stripper Plate = S50C

Punch Holder = SS41

Backing Plate = S50C

Top Plate = SS41

34

BAB IV

HASIL dan PEMBAHASAN

4.1 Perhitungan Gaya Potong

Perhitungan gaya potong dilakukan untuk dapat menentukan spesifikasi mesin

press yang dibutuhkan. Hal hal yang dibutuhkan untuk menghitung gaya potong untuk

proses blank adalah, keliling bentangan material, tebal material, dan tegangan geser

material.

Dalam perancangan dies blank ini, part yang akan dibuat adalah bracket horn,

oleh karena itu kita harus mengetahui terlebih dulu bentuk, ukuran bentangan, dan

spesifikasi material yang akan digunakan untuk membuat part bracket horn. Mencari

keliling bentangan part bracket horn bukan dihitung dengan rumus melainkan dicari

dengan bantuan software AutoCAD.

Gambar 4.1 : Ukuran keliling bentangan part bracket horn

Setelah keliling bentangan diketahui, maka gaya potong sudah dapat dihitung,

adapun untuk material bracket horn menggunakan JSC270CC yang termasuk dalam jenis

SPCC tipe SD sesuai standar JIS-G3141, spesifikasi dapat dilihat pada tabel 2.4.

35

Diketahui = Keliling = 472.8085 mm ➔ 472.81 mm

Tebal Material = 1.4 mm

σtarik = 270 MPa

Jadi gaya potong yang dibutuhkan part bracket horn dapat dihitung dengan rumus :

𝐹𝑏𝑙𝑎𝑛𝑘 = 𝜎geser . 𝐾𝑒𝑙𝑖𝑙𝑖𝑛𝑔 𝑀𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 . 𝑡𝑒𝑏𝑎𝑙

𝐹𝑏𝑙𝑎𝑛𝑘 = (𝜎tarik x 0.8) 𝑥 472.81 𝑥 1.4

𝐹𝑏𝑙𝑎𝑛𝑘 = (270 x 0.8) 𝑁

𝑚𝑚2 𝑥 472.81 𝑚𝑚 𝑥 1.4 𝑚𝑚

𝐹𝑏𝑙𝑎𝑛𝑘 = 𝟏𝟒𝟐𝟗𝟕𝟕. 𝟕 𝑵

4.2 Perhitungan Gaya Pada Stripper

Gaya stripper adalah gaya yang dibutuhkan spring untuk menjepit material pada

saat diblank, pada tabel 3.2 diatas telah dinyatakan bahwa gaya stripper dipengaruhi oleh

tebal material, jika tebal material bracket horn adala 1.4 mm = 0.055 inch. Maka, besar

gaya stripper adalah di sekitar 3~8% dari gaya potong. Disini penulis akan

mengasumsikan angka 4%.

𝐹𝑠𝑡𝑟𝑖𝑝𝑝𝑒𝑟 = 4% . 𝐹𝑏𝑙𝑎𝑛𝑘

𝐹𝑠𝑡𝑟𝑖𝑝𝑝𝑒𝑟 = 4% . 142,977.7 𝑁

𝐹𝑠𝑡𝑟𝑖𝑝𝑝𝑒𝑟 = 𝟓, 𝟕𝟏𝟗. 𝟏 𝑵

4.3 Perhitungan Clearence

Clearence adalah kelonggaran yang diberikan pada dies terhadap punch agar

hasil pemotongan tidak cacat (burry).

36

Tabel 4.1 : Suaian clearence [10]

𝑈 = 𝑐 𝑥 𝑡 𝑥 √𝜎geser

𝑈 = 0.005 𝑥 1.4 𝑥 √270 x 0.8

𝑈 = 𝟎. 𝟏𝟎𝟐 𝒎𝒎

Untuk part setebal 1.4 mm, penulis memilih faktor kerja 0.005 karena beberapa

alasan, diantaranya adalah karena plat relatif tipis maka perlu suaian yang ketat untuk

menghindari terbentuknya burry. Setelah dihitung menggunakan rumus maka clearance

die dan punch adalah 0.102 mm. maka pada penggambaran, kontur die dioffset sebesar

0.0501 mm dari sisi punch.

Gambar 4.2 : Clearence punch dan die

37

4.4 Perhitungan Dimensi Die dan Punch

Dalam menghitung dimensi dies, hal pertama yang harus dipertimbangkan adalah

tebal dari die dan punch. Ketebalan die dan punch berpengaruh pada lifetime dies.

Adapun untuk menghitung ketebalan dies digunakan persamaan sebagai berikut :

𝐻 = √𝐹 𝑏𝑙𝑎𝑛𝑘 + 𝐹 𝑠𝑡𝑟𝑖𝑝𝑝𝑒𝑟

𝑔

3

𝐻 = √142,977.7 + 5,719.1

9.81

3

𝐻 = 24.74 𝑚𝑚

Pada perhitungan yang melibatkan gaya potong, safety factor perlu

dipertimbangan agar rancangan dies aman. Nilai safety factor untuk blanking

berada di sekitar 1,5 – 2 x Gaya teoritis. [13]

𝐻 = 24.74 𝑚𝑚 𝑥 1.5

𝐻 = 37.11 𝑚𝑚 → 𝟑𝟖 𝒎𝒎

Untuk dimensi panjang die ditentukan dari panjang proses blank ditambah

dengan jarak aman, sedangkan lebar die ditentukan dari ukuran shearing size

ditambah jarak aman. Jarak aman didapat dari ketebalan die dikali 2. [11]

Gambar 4.3 : Panjang proses dan lebar shearing size

38

Maka secara sistematis, ukuran panjang dan lebar die dapat dijabarkan

seperti berikut :

.

𝐽𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑎𝑚𝑎𝑛 = 2 𝑥 𝑡𝑒𝑏𝑎𝑙 𝑑𝑖𝑒

𝐽𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑎𝑚𝑎𝑛 = 2 𝑥 38 𝑚𝑚

𝐽𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑎𝑚𝑎𝑛 = 76 𝑚𝑚

𝑃𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔 𝐷𝑖𝑒 = 𝑝𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔 𝑝𝑟𝑜𝑠𝑒𝑠 + 𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑎𝑚𝑎𝑛

𝑃𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔 𝐷𝑖𝑒 = 106.98 𝑚𝑚 + 76 𝑚𝑚

𝑃𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔 𝐷𝑖𝑒 = 182.98 𝑚𝑚 → 𝟏𝟖𝟓 𝒎𝒎

𝐿𝑒𝑏𝑎𝑟 𝐷𝑖𝑒 = 𝑙𝑒𝑏𝑎𝑟 𝑠ℎ𝑒𝑎𝑟𝑖𝑛𝑔 𝑠𝑖𝑧𝑒 + 𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑎𝑚𝑎𝑛

𝐿𝑒𝑏𝑎𝑟 𝐷𝑖𝑒 = 162.5 𝑚𝑚 + 76 𝑚𝑚

𝐿𝑒𝑏𝑎𝑟 𝐷𝑖𝑒 = 238.5 → 𝟐𝟒𝟎 𝒎𝒎

4.5 Perhitungan Kekuatan Baut dan Dowel Pin

Secara bentuk, konstruksi dies memang terlihat sederhana jika dilihat dari luar

karena perhitungan dies memang lebih banyak terjadi di bagian pemotong, pembentuk,

atau stripper. Walau tidak terlalu vital dan bisa dilakukan hanya dengan perkiraan,

perhitungan baut pada konstruksi dies tetap diperlukan agar dies bekerja dengan stabil.

Pada dies, baut menerima gaya aksial statis murni yaitu gaya yang terjadi pada

satu sumbu, maka diameter baut yang aman untuk perancangan dies adalah ;

39

𝑑 = √𝑛 𝑥 𝐹𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

𝜋 𝑥 𝜎𝑡𝑎𝑟𝑖𝑘

𝑑 = √4 𝑥 148,696.8

3.14 𝑥 1600

𝑑 = 10.28 𝑚𝑚

Rencana baut menggunakan tipe baut hitam dengan tegangan tarik sebesar 1600

N/cm2, maka diameter baut yang dibutuhkan adalah M12x1.75. Untuk perencanaan

dowel pin, karena fungsinya hanya sebagai pelurus saja dan tidak dikenai beban, maka

diameter yang digunakan adalah 10 mm

4.6 Analisa Hasil Perhitungan.

Setelah melakukan perancangan dan perhitungan, data data hasil perhitungan akan

dianalisa apakah dies aman digunakan atau tidak.

4.6.1 Mesin Press yang Digunakan.

Menentukan kapasitas mesin dilakukan berdasarkan gaya potong yang dibutuhkan

dikali dengan safety factor sebesar 1.5 [13], maka :

142,977 𝑁 𝑥 1.5 = 214,466.5 𝑁 = 21,446.65 → 25,000 𝑘𝑔

Jadi kapasitas mesin press minimal yang digunakan adalah 25 ton dan lebih kecil

dari kapasitas mesin press yang telah ditentukan, maka dari itu dies blank aman untuk

diproses di mesin press 60 ton.

4.6.2 Jumlah dan Tipe Spring

Gaya yang terjadi pada stripper membutuhkan spring untuk menahannya, maka

pemilihan spring dipertimbangkan berdasarkan perhitungan gaya stripper. Gaya stripper

yang terjadi adalah 5719.1 N

40

Setelah mengetahui gaya stripper dan melihat katalog, maka penulis menggunakan

spring merek Misumi dengan tipe SWM-25-60

Tabel 4.2 : Tabel spring merah [12]

Pada katalog, SWM ditujukan untuk dies dengan pembebanan medium,

sedangkan untuk pertimbangan lifetime yang paling baik, spring dirancang agar kuat

hingga 1,000,000 stroke, beban yang dapat ditahan satu buah spring adalah 981 N. Maka

spring yang dibutuhkan untuk dapat menahan gaya stripper sebesar 5,719.1 adalah

sebanyak 6 buah.

𝐹𝑠 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐹 𝑠𝑝𝑟𝑖𝑛𝑔 𝑥 𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ

𝐹𝑠 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 981 𝑥 6

𝑭𝒔 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 = 𝟓, 𝟖𝟖𝟔 > 𝟓, 𝟕𝟏𝟗. 𝟏 (𝒂𝒎𝒂𝒏)

41

BAB V

KESIMPULAN dan SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari hasil perancangan dies blank untuk part bracket horn, kesimpulan yang dapat

diambil adalah sebagai berikut :

a. Gaya gaya yang dibutuhkan untuk proses blank adalah gaya potong sebesar

142,977.7 N dan gaya stripper sebesar 5,719.1 N

b. Clearence antara punch dan die sebesar 0.05 per sisi, bertujuan untuk mencegah

terjadinya burry defect.

c. Dimensi die sesuai perhitungan adalah 38 x 185 x 280 mm.

d. Baut yang digunakan pada dies blank untuk bracket horn adalah M12x1.75 dan

dowel pin diameter 10 mm untuk pelurus antar komponen

5.2. Saran

Saran untuk pengembangan pada dies blank untuk part bracket horn :

a. Perhitungan layout blank / shearing size.

b. Analisa life time pada komponen spring.

c. Pertimbangan ketebalan setiap komponen dies yang ideal.

42

DAFTAR PUSTAKA

[1] Sudarmawan, Rony. 2004. Teknologi Press Dies. Yogyakarta : Kanisius

[2] klikMRO.com. 21 Juni 2018. Mengenal Mesin Press Dalam Industri. Diakses

pada 21 Januari 2020, dari https://blog.klikmro.com/mengenal-mesin-press-

dalam-industri/

[3] Fajar. Nopember 2017. Cara Kerja Mesin Press Hidrolik. Diakses pada 21 Januari

2020, dari http://mesinpressku.blogspot.com/2017/11/cara-kerja-mesin-press-

hidrolik.html

[4] Stingray Supplier. Maret 2016. Cara Menghitung Kekuatan Mesin Press. Diakses

pada 21 Januari 2020, dari http://mesinpowerpress.blogspot.com/2016/03/cara-

menghitung-kekuatan-mesin-press.html

[5] Gere, J.M. dan Goodno, B.J. 2011. Mechanics of Material (brief edition) : page 7-

8, 10, 19-20, 27. Stanford : Cengage Learning

[6] Ir. Thamrin Nasution. 2011. Modul Kuliah Struktur Baja 1 : halaman 2-3.

Departemen Teknik Sipil, FTSP. ITM.

[7] PANORAMIC. 12 Maret 2010. BAJA PERKAKAS (TOOL STEEL). Diakses pada

21 Januari 2020, dari http://wira-atmawijaya.blogspot.com/2010/03/baja-

perkakas-tool-steel.

[8] Hitachi Metals, Ltd. General Catalog of YSS Tool Steel

[9] JIS (Japanese Industrial Standard) : JIS-G3141 – Cold Rolled Sheet Metal

[10] Rizza, M. A. 2014. Jurnal Rekayasa Mesin Vol.5, No.1 Tahun 2014: 85-90 :

Analisis Proses Blanking dengan Simple Press Tool hal. 87-88. Jurusan Teknik

Mesin. Politeknik Negeri Malang

[11] Tim Design & Engineering PT. Sebastian Jaya Metal

[12] Katalog Misumi for Molding Tool – Spring SWM

[13] Vidosic, J. P. 1957. Machine Design Projects : page 27-28. New York : Ronald

Press Co.

43

LAMPIRAN

1. Drawing assembly dies blank untuk part bracket horn.

2. Spesifikasi mesin press AIDA 60 ton.

6%SIMILARITY INDEX

4%INTERNET SOURCES

0%PUBLICATIONS

4%STUDENT PAPERS

1 1%

2 1%

3 <1%

4 <1%

5 <1%

6 <1%

7 <1%

8 <1%

9 <1%

Skripsi Luthfi rev2ORIGINALITY REPORT

PRIMARY SOURCES

Submitted to Politeknik Negeri BandungStudent Paper

id.scribd.comInternet Source

ahligalvalummalang.blogspot.comInternet Source

Submitted to Sriwijaya UniversityStudent Paper

docplayer.infoInternet Source

Submitted to Universitas JemberStudent Paper

Submitted to Universitas Muria KudusStudent Paper

ar.scribd.comInternet Source

mafiadoc.comInternet Source

10 <1%

11 <1%

12 <1%

13 <1%

14 <1%

15 <1%

16 <1%

17 <1%

18 <1%

19 <1%

20 <1%

21 <1%

id.123dok.comInternet Source

www.scribd.comInternet Source

primalangga.blogspot.comInternet Source

Submitted to Universitas BrawijayaStudent Paper

library.binus.ac.idInternet Source

adoc.tipsInternet Source

Submitted to Universitas AndalasStudent Paper

viemufidah.guru-indonesia.netInternet Source

pt.slideshare.netInternet Source

etheses.iainponorogo.ac.idInternet Source

eprints.ums.ac.idInternet Source

Submitted to iGroupStudent Paper

22 <1%

23 <1%

24 <1%

25 <1%

26 <1%

27 <1%

Exclude quotes Off

Exclude bibliography Off

Exclude matches Off

ko-ling.blogspot.comInternet Source

okdogi.comInternet Source

a-research.upi.eduInternet Source

Submitted to Syiah Kuala UniversityStudent Paper

materiteknikapelayaran.blogspot.comInternet Source

vdocuments.siteInternet Source