ANALISA KONSTRUKSI DAN PERECANAAN MULTIPLE FIXTURE

Tugas Akhir 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

Tugas Akhir Perencanaan Sistem kontrol berbasis PLC

Proses Pemesinan & AnalisaTeknik Biaya

Analisa Konstruksi & Perncanaan

Alat pencekam Multiple fixture

Tugas Akhir

Latar Belakang 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,”

Tugas Akhir

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

Tugas Akhir

Komponen – komponen pendukungnya:

Baut kepala tanam Baut

V block klem Balok klem

Prinsip Kerja Multiple fixture

Tugas Akhir

Tugas Akhir

Screw klem Benda kerja Screw klem Lubang baut U block Sliding slot

Tugas Akhir

V block Benda kerja Screw klem Lubang baut Sliding slot

Tugas Akhir

Metodologi Penelitian Diagram alir penelitian

Tugas Akhir

Diagram Analisa dengan ANSYS

start Masuk menu ANSYS Data-data analisa

Melakukan proses equivqlent stress

Melakukan proses deformasi Melakukan analisa grafik

Apakah multy fixture mampu menahan beban dengan aman?

Ya Dapat dilanjutkan Selesai

Tidak

Tugas Akhir 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 Kekuatan luluh Modulus elastisitas Endurance limit

: 53 ksi : 35 ksi : 25 . 106 : 31 ksi

psi

Tugas Akhir

 . Base Plate

 . Poros bawah

Komponen Poros Komponen Base Plate

Tugas Akhir

 . Center Plate

Komponen Center Plate

 . Poros Atas

Komponen Poros atas

Tugas Akhir

 . Top Plate

Komponen Top Plate

 . Kubus Berulir

Komponen Kubus Berulir

Tugas Akhir

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 Maka 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=

=

= 55,30 N

P=

=

= 66,05 N

Tugas Akhir

 Analisa Center Plate dengan variasi sudut Pada posisi kemiringan 30o

F Sin 30

o

F 30

Pada posisi kemiringan 45o

F Sin 45°

45o

Pada posisi kemiringan 60o

F Sin 60°

60o

o

60

30o

45o

o

F v = W . cos 60o = 2 . 9,81 . Cos 60o = 9,81 N

F v = W .cos 45o = 2 . 9,81 . Cos 45o = 13,87 N

F v = W .cos 30o = 2 . 9,81 . Cos 30o = 16,99 N

∑Fv = F Sin 30 + W Cos 60o = 980 N. Sin 30o + (2 . 9,81) . Cos 60o = (490 + 9,81) = 499,81 N

∑Fv = F Sin 45o + W Cos 45o = 980 . Sin 45o + (2 . 9,81) . Cos 45o = (692,96 + 13,87) = 712,83 N

∑Fv = F Sin 60o + W Cos 30o = 980 . Sin 60o + (2 . 9,81) . Cos 30o = (848,70+ 16,99) = 865,69 N

σ= =

𝐹𝐹.𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 30° 𝐴𝐴

980 N .Sin 30° . 0,25 . 0,19

= 1031,57 N

σ= =

𝐹𝐹.𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 45° 𝐴𝐴

980 N .Sin 45° . 0,25 . 0,19

= 14588,73 N

σ= =

𝐹𝐹.𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 60° 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)

Tugas Akhir

 Analisa Top Plate dengan variasi sudut Pada posisi kemiringan 30o

F Sin

30

Pada posisi kemiringan 45o

F Sin

o

60o

F v = W .cos 60 = 2,5 . 9,81 . Cos 60o = 12,26 N ∑Fv = F Sin 30 + W .Cos 60o = 980 . Sin 30o + (2,5. 9,81) . Cos 60o = (490 + 12,26) = 502,6 N σ= =

𝐹𝐹.𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 30° 𝐴𝐴

980 N .Sin 30° . 0,24 . 0,19

= 10745,61 N

F Sin 45

w

w o

F

Pada posisi kemiringan 60o

F

60o

o

45o

F v = W .cos 45o = 2,5 . 9,81 . Cos 45o = 17,34 N

30o

w

F v = W .cos 30o = 2,5 . 9,81 . Cos 30o = 21,23 N o

o

∑Fv = F Sin 60 + W Cos 30 ∑Fv = F Sin 45o + W Cos 45o = 980 . Sin 60o + (2,5. 9,81) . Cos 30o = 980 . Sin 45o + (2,5. 9,81) . Cos 45o = (692,96+ 17,34) = (848,70 + 21,23) = 710,3 N = 869,93 N σ= =

𝐹𝐹.𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 45° 𝐴𝐴

980 N .Sin 45° . 0,24 . 0,19

= 15196,59 N

σ= =

𝐹𝐹.𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 60° 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)

Tugas Akhir

 Analisa Tumpuan Poros Pada Komponen Base Plate σ= σ= σ = σ=

F A

F D. L F 2

D .L

=

F 2D.L

F 980 = A 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)

Tugas Akhir

 Analisa Komponen poros bawah Ʈ=

F A

ƮƮ= =1

𝐹F 22

2 π𝐷𝐷 4πD 4 .

Ʈ =

F 980 N = A 2X(10X10)𝑥3,14/4 =

980 157

= 6,242038 MPa Keterangan : Ʈ = Tegangan geser yang terjadi F = Gaya yang bekerja A = Luas bidang proyeksi

Tugas Akhir

 . 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.

Tugas Akhir

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

Tugas Akhir

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.

Tugas Akhir

 Evaluasi hasil analisa komponen secara manual dan soft ware

Perhitungan Manual

Tegangan Minimum

9,8 MPa

Software ANSYS Tegangan 10,743MPa Miniimum

Tugas Akhir

Material Properties 35 ksi

Kekuatan luluh material

Software ANSYS Equivalent Stress 9,7653 Maksimum yang terjadi MPa

Tugas Akhir

Perhitungan Manual Tegangan Maksimum

6,242038 MPa

Software ANSYS Tegangan Maksimum

6,896 MPa

Tugas Akhir

Material Properties Kekuatan luluh material

35 ksi

Software ANSYS Equivalent Stress Maksimum yang terjadi

16,834 MPa

Tugas Akhir

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 .

Tugas Akhir

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

Tugas Akhir -

Angka Keamanan Material Properties

•

Evaluasi hasil analisa komponen secara manual dan dengan menggunakan soft ware menunjukkan hasil sebagai berikut :

• -

Base Plate Perbandingan Normal Stress Perhitungan Manual Tegangan Minimum

9,8 MPa

Kekuatan luluh material

Software ANSYS Tegangan Miniimum

10,743MPa

35 ksi

Software ANSYS Equivalent Stress Maksimum yang terjadi

9,7653 MPa

Tugas Akhir

• Poros Bawah - Perbandingan Shear Stress Perhitungan Manual Tegangan Maksimum

-

6,242038 MPa

Software ANSYS Tegangan Maksimum

6,896 MPa

Angka Keamanan Material Properties

Kekuatan luluh material

35 ksi

Software ANSYS Equivalent Stress Maksimum yang terjadi

16,834 MPa

Tugas Akhir

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.

Tugas Akhir

Terima Kasih