ANALISA KONSTRUKSI DAN PERENCANAAN MULTIPLE FIXTURE Richy Dwi Very Sandy, Sampurno Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS Keputih Sukolilo Surabaya, Indonesia 60111 Telp : 031-5946230 Fax : 031-5922941 e-mail:
[email protected] ABSTRAK Perkembangan industri yang sangat pesat memacu industri manufacturing untuk d apat mengembangkan permesinan yang menunjang proses produksi. Dengan adanya suatu inovasi yang baru, industri manufacturing mampu menghasilkan produk dengan ketelitian dan kepresisian tinggi, salah satu cara yang dapat ditempuh adalah dengan mengembangkan teknologi yang ada pada proses permesinan itu sendiri. Pada proses produksi terdapat berbagai macam proses permesinan meliputi bubut, milling, drilling dan proses-proses permesinan lainnya, dimana pada proses permesinan biasanya menggunakan berbagai jenis mesin serta fixture sebagai komponen pendukungnya. Dalam tugas akhir ini akan dirancang sebuah alat pencekam multiple fixture yang dapat digunakan pada mesin milling sehingga dapat menunjang proses produksi, sehingga produk yang di hasilkan dengan kualitas yang baik. Dalam analisa konstruksi dan perencanaan multiple fixture, langkah awal adalah membuat urutan proses yang digunakan dari proses tersebut dapat menentukan jenis material yang akan digunakan sebagai bahan pembuatan multiple fixture. Langkah selanjutnya adalah membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen – komponennya dengan menggunakan software ANSYS, kemudian merakit komponen menjadi satu dari pembuatan Part Design. Setelah semua komponen dijadikan satu maka langkah berikutnya adalah menganalisa tegangan secara garis besar prosedur analisa tegangan dengan bantuan software ANSYS. Hasil akhir yang diharapkan adalah desain alat pencekam multiple fixture yang meliputi gambar teknik, gambar animasi, serta hasil pemodelan dengan menggunakan software ansys. Kata Kunci : alat pencekam, multiple fixture, analisa pemodelan 1. Pendahuluan Perkembangan industri yang sangat pesat mendorong inovasi teknologi yang lebih baik untuk mengembangkan kapasitas dan kualitas suatu produksi. Peran industri memang sangat besar sekali dalam sektor perdagangan karena bisa memberikan efek pada kehidupan yang berfungsi terhadap kesejahteraan masyarakat. Hal ini disebabkan karena industri perdagangan mengandung keterkaitan dengan industri dasar, industri kecil dan industri aneka yang pada dasarnya mencakup segala aspek teknologi bahan, perancangan dan proses. Dengan majunya perkembangan teknologi saat ini maka diperlakukan usaha untuk mengembangkan industri tersebut, salah satunya dengan membuat Multiple fixture. Bila dengan alat ini mampu diterapkan dengan tepat pada setiap proses permesinan, dapat dipastikan biaya produksi akan lebih rendah sehingga dapat diperoleh keuntungan yang lebih besar yang dapat membuat suatu industri tersebut menjadi berkembang. Alat bantu pencekam benda kerja yang ada pada mesin milling masih memiliki kemampuan yang terbatas. Benda kerja yang mempunyai dimensi kecil yang berbentuk round dan square dan benda kerja yang tidak mempunyai bagian yang
dapat dicekam pada meja kerja mesin selama ini ditolak untuk dikerjakan, sehingga dalam tugas akhir ini dirancang suatu fixture yang memiliki kemampuan untuk mengatasi kendala tersebut. Tujuan penyusunan perencanaan ini adalah mendesain fixture yang dapat mencekam benda kerja round dan square yang mempunyai dimensi kecil atau benda kerja yang tidak mempunyai bagian untuk dicekam dan menganalisa konstruksi fixture pada mesin milling yang dapat mencekam dengan baik untuk menghasilkan produk dengan kualitas yang baik. Manfaat yang didapat dari penulisan perencanaan ini adalah setting benda kerja pada meja mesin akan semakin mudah dan cepat, dapat menekan biaya produksi seminimal mungkin karena kemampuan fixture yang mampu mencekam benda kerja lebih dari satu, sebagai studi perbandingan di kalangan industri manufaktur, serta konstruksi fixture yang mampu mencekam benda kerja dengan baik sehingga kualitas produk yang baik dapat dihasilkan. Batasan masalah yang dipakai untuk memfokuskan permasalahan ini adalah proses permesinan diasumsikan mampu memproduksi sesuai desain yang dihasilkan dan proses
pengelasan diasumsikan kuat dan tidak terdapat cacat pengelasan. 2. Teori Penunjang 2.1.Proses Milling Proses milling adalah proses penyayatan benda kerja dengan menggunakan mata pahat sebagai penyayatnya untuk menghasilkan kontur a tau profil dengan ukuran yang ditentukan dan kehalusan atau kualitas permukaan yang ditentukan [3]. Proses kerja pada pengerjaan dengan mesin milling dimulai dengan mencekam benda kerja, kemudian dilanjutkan dengan pemotongan dengan alat potong yang disebut cutter, dan akhirnya pada benda kerja terberntuk profil atau kontur yang di ingnkan. 2.2. Proses Kerja Milling Pada proses kerja Milling Tenaga yang di gunakan untuk pemotongan berasal dari energi listrik yang diubah menjadi gerak utama oleh sebuah motor listrik, selanjutnya gerakan utama tersebut akan diteruskan melalui suatu transmisi untuk menghasilkan gerakan putar pada spindel mesin milling. Spindel mesin milling adalah bagian dari sistem utama mesin milling yang bertugas untuk memegang dan memutar cutter hingga menghasilkan putaran atau gerakan pemotongan. Gerakan pemotongan pada cutter jika dikenakan pada benda kerja yang telah dicekam maka akan terjadi gesekan/tabrakan sehingga akan menghasilkan pemotongan pada bagian benda kerja, hal ini dapat terjadi karena material penyusun cutter mempunyai kekerasan diatas kekerasan benda kerja.
3. Gerakan Penyetelan Gerakan untuk mengatur posisi pemakanan, kedalaman pemakanan, dan pengembalian, untuk memungkinkan benda kerja masuk ke dalam sisi potong cutter, gerakan ini dapat juga disebut gerakan pengikatan. 2.4 Elemen – elemen Fixture 2.4.1 Locating element Akibat dari gaya makan dan gaya potong ketika proses pemesinan berlangsung, maka pada komponen fixture yaitu locating element akan mengalami tegangan geser maupun bending seperti pada gambar berikut :
Gambar 2.2 Gaya pada locating element. [2] Untuk menghitung kekuatan fixture menggunakan sebagai berikut: 2.π .......... .n.T ...........................................[8] P=
60 v2 Fc = m. r
..........
τs =
σB
π 4
R × d2
............................................[8]
=
R A
....................................[8]
MB ............................................[8] Z Apabilaτ s ≤ Sys dan σ B ≤ Sy maka locator =
aman untuk digunakan dimana : = Tegangan geser maksimum (N/mm2)
τs σB
Gambar 2.1 Skema proses kerja milling [4] 2.3. Gerakan dalam mesin milling Pekerjaan dengan mesin milling harus selalu mempunyai 3 gerakan kerja. 1. Gerakan Pemotongan Sisi potong cutter yang dibuat berbentuk bulat dan berputar dengan pusat sumbu utama. 2. Gerakan Pemakanan Benda kerja digerakkan sepanjang ukuran yang akan dipotong dan digerakkan mendatar searah gerakan yang dipunyai oleh alas.
= Tegangan bending maksimum (N/mm2) Sy = Tegangan luluh dari material (N/mm2) Sys = Tegangan luluhgeser material (N/mm2) P = Daya (Watts) n = Putaran mesin (rpm) T = Torsi (N.m) = Gaya sentrifugal (N) Fc m = Massa (kg) v = Kecepatan (m/min) = R = Resultan gaya (N) d = Diameter locator (mm)
W Z MB
= Beban (kg) = Section modulus (mm3) = Momen bending (N.mm)
a.
Fixed V block Fixed V block berfungsi untuk menempatkan benda kerja yang mempunyai bentuk permukaan silindris. Alat ini dengan mudah akan menempatkan posisi longitudinal dan simetris benda kerja. V block biasanya mempunyai sudut 90º. Vee block juga berfungsi sebagai sentralizer.
Gambar 2.3 Fixed V block
dengan kuat.Ukuran baut yang digunakan harus sesuai dengan gaya yang bekerja pada pada baut tersebut. Tegangan yang bekerja dan harus lebih kecil dari tegangan yang dapat d iterima baut yang digunakan sehingga tidak terjadi deformasi saat dibebani.
;
σb=
.............................[8]
A t = Area baut yang dibebani (Stress area) F = tegangan yang diterima baut De = diameter efektif A = luas bidang tekanan p = pitch σ b = kekuatan baut P b = beban pada baut N = angka keamanan d.
Handle Handle dalam hal ini merupakan komponen tambahan yang berfungsi untuk memudahkan operator mengencangkan baut pengikat untuk memperkuat cekaman pada benda kerja.dengan adanya komponen tambahan ini operator tidak perlu menggunakan kunci sebagai alat bantu untuk mengencangkan baut.
Gambar 2.4 V block sebagai sentralizer[1] b.
Sliding V block Sliding V block berfungsi untuk membuat benda kerja tetap stabil pada fixture. Pergeseran bisa terjadi pada benda kerja terhadap jig dan fixture akibat gaya saat proses permesinan berlangsung dan gaya berat benda kerja. Untuk membuat benda kerja tetap stabil maka diperlukan gaya gesek yang cukup antara benda kerja dengan pemegangnya untuk mengimbangi /menghindari pergeseran pada benda kerja. Sliding V block ini memiliki kemampuan geser untuk disesuaikan dengan dimensi benda kerja.
Gambar 2.6 tambahan
Handle
sebagai
komponen
e.
Base plate Base plate adalah komponen penyanggah bawah dari multiple fixture yang sangat berperan penting untuk menopang rangkaian komponen dari multiple fixture di atasnya. Hal yang perlu diperhatikan dalam mendesain Base plate adalah : 1. Kuat dan kokoh 2. Stabil
Gambar 2.5 Sliding V block c.
Screw clamp Screw clamp adalah pengikat V block sliding pencekaman benda kerja dengan V block , V block sliding pencekaman benda kerja di ikat atau di lock dengan menggunakan baut/sekrup.agar mampu mencekam benda kerja
Gambar 2.7 Base Plate sebagai komponen penyanggah f.
Center Plate Center plate adalah komponen penyanggah tengah dari multiple fixture yang
juga berperan penting untuk menopang rangkaian komponen dari multiple fixture di atasnya.komponen ini di topang oleh kompone sebelumnya yaitu Bottom Plate yang di hubungkan dengan poros . Hal yang perlu diperhatikan dalam mendesain Center plate adalah: 1. Kuat dan kokoh 2. Stabil 3. Ringan
Gambar 2.8 Center Plate sebagai komponen penyanggah g.
Top Plate Top plate adalah komponen penyanggah atas dari multiple fixture yang juga berperan penting untuk menopang rangkaian komponen dari multiple fixture di atasnya.komponen ini di topang oleh kompone sebelumnya yaitu Center plate yang di hubungkan dengan poros . Hal yang perlu diperhatikan dalam mendesain Topplate adalah:
Gambar 2.10 Fix Boddy Cube i.
V block klem V block klem adalah komponen penunjang dari multiple fixture untuk menempatkan benda kerja round pada bagian dinding kubus rongga berulir. Komponen ini digunakan ketika benda kerja akan diproses milling dengan variasi kemiringan sudut. Komponen ini dikaitkan dengan menggunakan baut sebagai pengikatnya.
Gambar 2.11 V block klem sebagai komponen penunjang j.
U block klem U block klem adalah komponen penunjang untuk menempatkan benda kerja berdimensi square pada bagian dinding kubus rongga berulir. Komponen ini digunakan ketika benda kerja akan diproses milling dengan variasi kemiringan sudut. Komponen ini dikaitkan dengan menggunakan baut sebagai pengikatnya.
Gambar 2.9 Top Plate sebagai komponen penyanggah klem h.
Fix Boddy Cube Fix Boddy Cube adalah kubus rongga berulir yang sebagai tempat untuk mengaitkan kemponen penunjang V block dan U block dengan dikaitkan menggunakan baut. Komponen ini merupakan komponen penunjang yang di gunakan ketika benda kerja ingin di proses milling dengan variasi sudut.
Gambar 2.12 Komponen U block
2.5 Prinsip penempatan benda kerja Prinsip penempatan benda kerja adalah konsep geometris tentang gaya-gaya yang bekerja (berat, jepit, potong) yang terjadi selama proses permesinan.Benda yang tidak ditumpu mempunyai 6 derajat kebebasan, yaitu: 3 derajat kebebasan linier ( searah sumbu X,Y,Z ) 3 derajat kebebasan rotasi ( berputar pada X,Y.Z ) Pada perancangan fixture prinsipnya adalah untuk menghilangkan derajat kebebasan benda kerja sehingga dapat dicekam dengan baik.
Sb z
Sb y
Sb x
Gambar 2.13 Derajat kebebasan benda tak ditumpu [1] 2.6 Prinsip pencekaman benda kerja Prinsip 3-2-1 Prinsip 3-2-1 menunjukkan persyaratan minimum untuk peletakan locating element. Locator dan clamp akan menahan benda kerja pada tempatnya, gaya yang bekerja sama dan menjamin stabilitasnya. Tiga button menahan benda kerja dibawah, dua menahan disamping dan dicekam pada sebrangnya.
Gambar 2.14 Prinsip 3-2-1 [1] Prinsip 4-2-1 Pada prinsip 4-2-1 ditambahkan satu locator lagi didasarnya, sehingga posisi benda kerja akan lebih stabil. Locator dapat digunakan yang kasar(tanpa finishing) maupun yang sudah difinising.
3. Pemeriksaan kelurusan sumbu y benda kerja dengan menggunakan dial indicator. Pada saat penyetingan benda dengan memeriksa kelurusan posisi benda kerja sangat penting untuk memperhatikan kedataran permukaan benda kerja, karena akan sangat mempengaruhi hasil akhir bagian yang dikerjakan. Apabila permukaan benda kerja tidak diposisikan datar maka hasil akhir pemotongan akan tidak presisi sehingga produk tidak dapat digunakan. Prosedur unloading sangat sederhana hanya melepas benda kerja dari fixture atau langsung melepas fixture dari meja mesin. 3. Metodologi 3.1 Desain awal dan cara kerja multiple fixture Rancangan Multiple fixture berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam mencang Multiple fixture untuk mesin milling. Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah – langkah kerja alat pencekam Multiple fixture dan digambarkan diagram alir suatu urutan proses kerja alat pencekam Multiple fixture untuk mesin milling. Berikut adalah cara kerja maupun langkah – langkah proses kerja dari alat pencekam Multiple fixture untuk mesin milling :
Gambar 3.1 Desain alat pencekam Multiple fixture
Gambar 2.15 Prinsip 4-2-1 [1] 2.7 Loading dan Unloading Proses pengerjaan benda kerja dengan menggunakan fixture sebagai alat bantu meliputi loading, machining dan unloading. Loading mencakup penempatan benda kerja pada posisi yang tepat dan penjepitan, unloading adalah pelepasan benda kerja dari fixture. Hal lain yang perlu diperhatikan adalah benda kerja yang dipakai relatif kecil, pada proses permesinan milling membutuhkan kesejajaran pada setiap sisi sehingga hasil pengerjaan baik. Prosedur loading : 1. Pencekaman benda kerja pada fixture. 2. Pemeriksaan kelurusan sumbu x benda kerja dengan menggunakan dial indicator.
Cara kerja dari alat pencekam Multiple fixture yaitu : 1. 2. 3. 4.
5.
Pemutaran ha ndle 1 untuk memutar screw clamp dan membuka v block. Penempatkan benda kerja pada v block sentralized. Pemeriksaan kelurusan sumbu x dan sumbu y benda kerja. Pencekaman benda kerja pada fixture,dengan memutar kembali handle 1 untuk menggeser sliding v block pencekam sampai benda kerja tercekam dengan kuat . Memutar H andle 2 untuk mengatur kemiringan sudut 300- 900 pada gaya yang bekerja
6.
Memutar H andle 3 untuk mengatur kemiringan sudut 300- 900 pada gaya yang bekerja
3.2 Flowchart Penelitian Berikut penjelasan tentang flowchart metodologi start perancangan alat pencekam multy fixture:
Studi Literatur Dan Studi Lapangan
Penetapan Tujuan Penelitian
Perumusan Masalah
Analisa Risiko patah pada Multiple fixture
sehinga bisa didapatkan suatu konstruksi desain alalat pencekamMultiple fixtureyang benar – benar kuat dan aman dalam pengoperasiannya. Dalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu : 1. Membuat model gambar 3 dimensi untuk tiap komponen –komponennya.Pemodelan connectingrod yang menggunakan softwareANSYS yang terdapat di bagian menu PartDesign. Pada menu tersebut diawali dengan proses drawing, dengan membentuk dasar atas profil 2 di mensi dari benda yang akan dirancang sesuai dengan dimensi atau ukuran yang sudah ditentukan. 2. Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan Part Design .Setelah semua komponen dijadikan satu maka langkah berikutnya adalah menganalisa tegangan secara garis besar prosedur analisa tegangan dengan bantuan software ANSYS . Start Masuk menu ANSYS
Percobaan Variasi Sudut Data-data analisa Perencanaan dan Evaluasi
Safety factor ≥ 2 ?
Melakukan proses equivalent stress tida k
ya
Melakukan Melakukan analisa grafik
Desain Multiple fixture dan gambar teknik
selesai
Apakah Multiple fixture mampu menahan beban
Tidak
Ya Gambar 3.2 Flowchart metodologi Perancangan Multiple fixture 3.6 Analisa konstruksi dan gaya- gaya yang bekerja pada alat Multiple fixture. Pada tahap ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka alat pencekam Multiple fixture. Tahap berikutnya menganalisa gaya – gaya yang terjadi pada alat pencekam Multiple fixture,
Dapat dilanjutkan Selesai Gambar 3.3 Diagram alir percobaan berbagai variasi sudi
4. PERENCANAAN MULTIPLE FIXTURE 4.1 Perencanaan Komponen 4.1.1 Base Plate Komponen Base plate ini di desain dengan menyesuaikan dimensi meja kerja pada mesin milling sebagaimana alat ini digunakan untuk mendukung proses permesinan milling. berikut dimensi ukuran dan spesifikasinya :
4.1.5 Top Plate
Gambar 4.5 Komponen Top Plate 4.1.6 Dinding Berulir
Gambar 4.1 Komponen Base Plat 4.1.2 Poros bawah
Gambar 4.2 Komponen Poros 4.1.3 Center Plate
Gambar 4.6 Komponen Dinding Berulir
Gambar 4.3 Komponen Center Plate 4.1.4 Poros atas
Gambar 4.4 Komponen Poros
Untuk memenuhi kebutuhan produksi yang sesuai dengan cara kerja Multiple fixture yang telah direncanakan, maka dibuat desain Mulitple fixture yang dapat disesuaikan dari tempat dimana Multiple fixture ini akan dipasang. Berikut ini adalah gambar rancangan Multiple fixture dengan menggunakan Ansys.
Dari tabel perbandingan yang terlampir pada lampiran dipilih material gray cast iron ASTM A48 sebagai bahan utama Multiple fixture. Berikut ini adalah uraian mengenai sifat fisis dari material jenis gray cast iron ASTM A48[8]: - Kekuatan ultimate tarik - Kekuatan luluh - Modulus elastisitas - Endurance limit
Gambar 4.7 rancangan dari Multiple fixture Tabel 4.1. Bagian – bagian pada Multiple fixture No
Nama Bagian
1
Base Plate
2
Center Plate
3
Stabilizer
4
Poros atas
5
Top Plate
6
Dinding kubus Berulir
7
Top Fixture
8
Handle
9
Poros bawah
: 53 ksi : 35 ksi : 25 . 106 psi : 31 ksi
4.3 Faktor Keamanan Penentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material, proses pembuatan, tipe pembebanan, kondisi kerja dan bentuk komponen. Berikut merupakan faktor– faktor yang dipertimbangkan dalam penentuan faktor keamanan, yaitu : - Ketahanan sifat material selama proses pembebanan. - Kehandalan pada saat menerima pembebanan. - Tingkat pembebanan. - Tingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalan. - Kerugian material pada saat terjadi kegagalan. Penentuan faktor keamanan harus dicermati karena tingginya faktor keamanan akan menyebabkan besarnya dimensi komponen yang dapat menyebabkan besarnya resiko yang tidak diinginkan. 5. ANALISA KOMPONEN MULTIPLE FIXTURE 5.1 Analisa Perhitungan manual 5.1.1 Gaya cekam fixture pada benda kerja Gaya cekam yang diberikan fixture pada benda kerja, baik benda kerja round maupun square dapat digambarkan sebagai berikut:
4.2
Pemilihan Material Kriteria yang digunakan dalam pemilihan material untuk rangka adalah sebagai berikut: - Ketersediaan bahan material di pasaran. Sehingga material yang dipilih sedapat mungkin mudah didapat dipasaran lokal tanpa harus membeli dari luar negeri. - Material yang dipilih harus kuat untuk menahan beban padapengoperasiannya. Besar beban dan kondisi lingkungan harus diperhatikan sehingga Multiple fixture dapat bekerja dengan baik dan tidak cepat rusak. - Material harus mudah dimachining karena materialnya membutuhkan proses permesinan yang bertujuan untuk mendapatkan bentuk yang sesuai dengan desainnya.
Gambar 5.1 Diagram gaya cekam fixture pada benda kerja Diketahui : W = berat benda kerja Fp = gaya gesek benda kerja terhadap pencekam Fa = gaya gesek benda kerja terhadap bagian v block ( benda kerja silindris) atau terhadap batang persegi (benda kerja persegi) P = gaya cekam
N = gaya normal m = massa benda = 5 kg µs = koefisien gesek = 0,2 [3]. Untuk mencekam benda kerja pada tempatnya, maka gaya gesek antara benda kerja dengan pencekam harus lebih besar dari gaya berat benda kerja tersebut, sehingga benda kerja dapat berada pada posisi yang stabil saat dikenai kerja.
τ s = tegangan geser = 0,5 x 515 = 257,5 N/mm2 N = safety factor = 2 𝑁 P = gaya reaksi pada baut pencekam=81,75 𝑚² L = panjang bidang geser
Untuk benda kerja berbentuk square gaya cekam yang dibutuhkan yaitu :
ΣFx = 0 ΣFy = 0 W = Fp + Fa
....................................[8]
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
=
A
π
4
π
× 8 2 = 50,24mm 2 4 P σp ≤ A N ......................[8]
81,75 515 ≤ 50,24 2 = 61,31
𝑁 1,6 ≤ 257,5
𝑚²
𝑁
𝑚²
𝑚²
Untuk benda kerja berbentuk silindris gaya cekam yang dibutuhkan untuk mampu mencekam yaitu :
W = Fp + Fa ........................................[8] 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 =
×d2 =
A=
Jadi gaya cekam minimal untuk dapat mencekam benda kerja dengan kestabilan yang tinggi pada benda kerja berdimensisquare adalah 𝑁 sebesar 61,31
= 81,75
Dari perhitungan manual yang dilakukan, sebuah komponen dapat dikatakan aman apabila tegangan normal yang terjadi pada baut adalah ≤ tegangan normal yang diizinkan oleh material properties (kekuatan material), karena tegangan normal yang terjadi pada baut l ebih kecil dari tegangan normal yang diizinkan maka dapat dipastikan aman. Keterangan : P = gaya reaksi pada baut pencekam benda kerja A = luas bidang proyeksi N = angka keamanan / safety factor σ p = tegangan tarik yang diizinkan 5.1.2.2Tegangan geser pada baut cekam A = keliling lingkaran x panjang = πD x L = (3,14 x 8 mm) x 30 mm = 753,6 mm2
𝑁
𝑚²
Dari perhitungan diatas dapat diketahui bahwa sebuah pencekam untuk dapat mencekam benda kerja berbentuk silindris dalam kondisi yang stabil 𝑁 saat menerima beban adalah sebesar 81,75 . 𝑚²
5.1.2 Kekuatan baut pencekam Baut pencekam dipilih menggunakan M8 dengan bahan SS 304 yaitu baut dengan diameter luar 8 mm dan satuan metrik (60°) pada
dratnya.
5.1.2.1 Tegangan Normal pada baut cekam
P=
Maka
Maka P =
Gambar 5.2 Dimensi pada baut pencekam
P-N=0 ; P=N W – Fp – Fa = 0
σ p = tegangan tarik yang diizinkan = 515 N/mm2 [3]
P τ ≤ A N
.............................................................[8]
81,75 257,5 ≤ 753,6 2
0,108 ≤ 128,75
𝑁
𝑚²
Dari perhitungan manual yang telah dilakukan diatas terlihat bahwa tegangan geser
Dengan variasi kemiringan sudut 300
yang bekerja pada baut pencekam lebih kecil dari tegangan geser yang diizinkan, maka dapat dipastikan bahwa baut dapat mencekam benda kerja pada posisinya dengan stabil dan aman. Keterangan : P = gaya reaksi pada baut pencekam benda kerja A = luas bidang geser N = angka keamanan / safety factor τ = tegangan geser yang diizinkan
cos 300
0
0
00
c
5.1.3 Analisa komponen akibat gaya proses permesinan 5.1.3.1 Komponen Top Plate
F
Berikut adalah perhitungan yang dilakukan akibat gaya dari cutting untuk membuat profil pada benda kerjayang di cekam oleh komponen fixtur yang ditopangnya.
Gambar 5.4 Gaya yang terjadi pada top plate Tegangan Normal 𝐹 σ= …………….……………[8] 𝐴 =
9
𝐹 . 𝑠𝑖𝑛 300 +𝑊 sin 300 𝑃 .𝐿
=
𝐹 . 𝑠𝑖𝑛 300 +𝑚 .𝑔 .sin 300
=
980 .
Deiketahui [6]:
=
Hp = 0,5
563,5 𝑁
= 12250
Gambar 5.3 Gaya permesinan
S
= 90
𝑓𝑡
𝑚𝑖𝑛
Fc =
𝐻𝑃 .33000
=
0,5 .33000
90
90
= 183,3 N Massa komponen : m1 (Top plate) = 2 kg [dari Ansys properties] m2 (konstruksi diatasnya) = 8 kg [dari Ansys properties] m3 (massa benda kerja) = 5 kg [dari Ansys properties] Dimensi ukuran plate : P = 240,63 mm L = 190 mm 𝑚 g = gravitasi = 9,81 2 (untuk standar satuan si) 𝑠 Fc = Cutting force
𝑃 .𝐿
1 +(15 𝑥 2
0,246 𝑥 0,19
0,046 𝑚² 𝑁
𝑚²
1 2
9,81).
= 0,0122 MPa
Keterangan : -
σ
= tegangan normal
-
F
= gaya tekan yang bekerja
-
A = luas bidang proyeksi
Tegangan Geser
τ= =
√𝐹 𝐴
……………………………..…..[8]
�Fc2 +(F Cos 30°)2 +(𝑊 𝐶𝑜𝑠 300 )² P .L
=
Pada posisi kemiringan 30o
�(183,3 N)2 +(848,7N)2 +(127,4)²
=19077,7
𝑁
𝑚²
0,046 m²
300
= 0,019 MPa
0
F
F
Keterangan : -
τ
= tegangan geser
-
F
= gaya tekan yang bekerja
-
A
= luas bidang proyeksi
300 0
Dengan menggunakan rumusan dan perhitungan yang sama untuk variasi kemiringan sudut lainnya didapatkan nilai-nilai dalam tabel sebagi berikut: Tabel 5.1. Pengaruh variasi sudut terhadap gayagaya yang bekerja pada top plate Sudut
τ
σ
(MPa)
(MPa)
300
0,012
0,019
450
0,017
0,015
600
0,021
0,011
900
0,024
0,028
5.1.3.2 KomponenCenter plate Analisa manual yang di lakukan pada komponen center plate berikut ini dilakukan dengan variasi kemiringan sudut yang terjadi pada center plate ini, Pada center plate ini ketika proses permesinan berlangsung tidak terpengaruh gaya cutting force melainkan hanya gaya tekan. Karena yang diterima adalah gaya yang terrdistribusikan .berikut gambar dan perhitungannya : Diketahui : Massa komponen : m1(center plate) =2 kg [dari Ansys properties] m2 (konstruksi diatasnya) = 10 kg [dari Ansys properties] m3 (massa benda kerja) =5 kg [dari Ansys properties] Dimensi ukuran plate : P = 250 mm L = 190 mm 𝑚 g = gravitasi = 9,81 2 (untuk standar satuan si) 𝑠
600 Gaya tekan akibat (F) dan (w) terhadap bidang
W
Gaya tekan akibat (F) dan (W) tegak lurus bidang ( center Plate) ∑ F vertikal = 0 = F Sin 300 + W.Sin 300 = F Sin 300 + m . g . Sin 300 = 980 . Sin 300 + (17 ).(9,81) . Sin 300 = (490 + 83,385) = 573,38 N Keterangan : - m = massa -
∑F v = total gaya vertikal
-
W
= berat alat (m . g)
-
g
= gravitasi
Gaya geser akibat (F) dan (W) searah bidang (center Plate) ∑ F horizontall = 0 = F Cos 300 + W Cos 300 = F Cos 300 + m . g Cos 300 = 980 . Cos 300 + (17 ).(9,81) . Cos 30o = (848,7 + 144,4) = 992,5 N Keterangan : - m = massa -
∑F h = total gaya horizontal
-
W
= berat alat (m . g)
-
g
= gravitasi
Besar tegangan normal akibat gaya tekan dan berat benda yang tegak lurus terhadap plat. σ= =
𝐹𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑘𝑎𝑙 𝐴
……………………..……[8]
573,38 N
0,25 . 0,19 𝑚²
. P
= 1031,2
𝑁
𝑚²
= 0,00103 MPa
Keterangan : -
σ
= tegangan normal
-
Fv
= gaya Vertikal
-
A = luas bidang proyeksi
Gambar 5.5 arah gaya yang terjadi
Besar tegangan normal akibat tekan dan berat benda yang tegak lurus terhadap plat. τ= =
𝐹ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙 𝐴
992,5 N
.
0,25 . 0,19 𝑚²
= 2255,68
-
………………………..…..[8]
𝑁
𝑚²
P
= 0,002 MPa
-
τ
Keterangan : = tegangan normal
-
Fv
= gaya Vertikal
A
= luas bidang geser
∑MB = I α = 0
R A . ( a + b) – F . b = 0 R A . ( a + b) = F . b 𝐹. 𝑏 RA . = (𝑎 + 𝑏)
∑MA= I α = 0
R B . ( a + b) – F . b = 0 R B . ( a + b) = F . b RB .
=
F (a+b)
Karena a = b Sehingga :
Dengan menggunakan rumusan yang sama untuk proses permesinan yang ber langsung dengan variasi kemiringan sudut lainnya pada kompenen center plate ini didapatkan nilai-nilai dalam tabel sebagi berikut :
F. b a+b
RA = RB =
F . a a+b
F. a a+a
= =
F . a a+a
=
=
F 2
F 2
Tabel 5.2. Pengaruh variasi sudut terhadap gayagaya yang bekerja pada center plate
σ (MPa)
τ (MPa)
300
0,001
0,002
450
0,017
0,017
Sudut
0
60
0,0009
0,0005
900
0,001
0,001
5.1.3.3Komponen Base Plate Pada kpmponen ini bagian yang dianalisa adalah tumpuan poros, karena pada bagian ini merupakan komponen kritis .Untuk menganalisa tegangan yang terjadi dengan asumsi proses bor dari arah posisi tegak lurus atas dengan beban gaya yang bekerja sebesar 980 N d apat dilakukan analisa dengan menggunakan perhitungan manual sebagai berikut :
∑MD= I α = 0
R C . (c + d) – F . d = 0 R C . (c + d) = F . d RC
=
F. d (c + d)
∑MC= I α = 0 - R D . (c + d) – F . c = 0 R D . (c + d) = F . c RD
=
F. c (c + d)
Karena c = d Sehingga : RC = RD=
Fd c+d
F. c c+d
= =
F. c c+c
F. c c+c
=
= F 2
F 2
Ʈ= Ʈ= Ʈ =
Gambar 5.6 Komponen tumpuan Base Plate dengan arah gaya yang terjadi
σ= σ=
F A
.................................[8]
F D. L
Karena tumpuan poros ada 2 maka gaya yang bekerja dibagi menjadi 2: σ = σ= Keterangan :
F 2
D .L
=
F 2D.L
F 980 = A 2 X (0,005X0,01) 980 𝑁 = −6 100x10 𝑚² = 9,8 MPa
Keterangan : Karena jumlah tumpuan ada 2 maka gaya yang bekerja dibagi menjadi 2 σ = Tegangan normal yang terjadi F = Gaya yang bekerja = 980 N ( dari besar gaya permesinan yang bekerja) A = Luas bidang geser poros D = Diameter lingkaran (10 mm) L = Tebal plat (5 mm)
F
A
................................[8]
F 2 1 πD². 4
F 980 N = A 2 x (0,01x0,01) 𝑥 3,14/4
=
980 𝑁 157 𝑚²
= 6,242038 MPa
Keterangan : Ʈ = Tegangan geser yang terjadi F = Gaya yang bekerja A = Bidang geser poros Dapat diketahui dari hasil analisa tegangan perhitungan manual yang telah dilakukan diatas didapat Shear stress yang terjadi pada bidang geserPoro adalah 6,242038 MPa 5.2 Analisa menggunakan Software 5.2.1 Komponen Base Plate Setelah dilakukan pemodelan 3D, selanjutnya dengan melakukan analisa yang dibutuhkan maka dapat dipelajari perilaku sistem terhadap pembebanan yang diberikan dan melakukan optimasi desain terhadap desain yang sudah ada. Setelah model selesai pembuatannya kemudian di analisa oleh ANSYS, yang dimana dalam analisa tersebut model diberi gaya sebesar proses permesinan sebesar 980 N serta asumsi no sparasi pada kontak surfacenya . Hasil dari analisa pemodelan dengan memberi gaya proses yang bekerja sebesar 980 N. Maka didapatkan hasil komputasi analisa Normal Stress yang terjadi pada alat dengan bantuan software ANSYS adalah sebagai berikut:
Dapat diketahui dari hasil analisa perhitungan manual yang telah dilakukan diatas didapat Normal stress yang terjadi pada Base plate adalah sebesar 9,8 MPa 5.1.4 Komponen poros bawah
𝐹 2 Gambar 5.7 Komponen Poros Bawahdengan arah gaya yang terjadi
Gambar 5.8 Analisa Normal Stresspada Base plate
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. Hasil kedua yang didapat darikomputasi analisa Shear Stress yang terjadi pada alat dengan bantuan software ANSYS adalah sebagai berikut yang ditunjukkan oleh gambar 5.9:
Gambar 5.10 Analisa Equivalent Stresspada Base plate
Gambar 5.9 Base plate
Analisa Equivalent Stresspada
Dari hasil perhitungan secara komputasi dengan memberi gaya proses permesinan yang bekerja sebesar 980 N pada bagian top Top fixture maka didapatkan tegangan maksimum yang bekerja pada rangka tersebut yaitu 0,30745Mpa yang terletak pada bagian tumpuan poros, sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 0,28003 MPa terletak pada bagian Baseplate. Hasil ketiga yang didapat darikomputasi analisa Equivalent Stress yang terjadi pada alat dengan memberikan pembebanan sebesar 980 N maka didapatlah tegangan yang terjadi pada Base plate adalah sebagai berikut yang ditunjukkan oleh gambar 5.10. 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.
5.2.2 Komponen Poros bawah Setelah dilakukan pemodelan 3D pada poros bawah, selanjutnyadengan melakukan analisa yang dibutuhkan maka dapat dipelajari perilaku sistem terhadap pembebanan yang diberikan dan melakukan optimasi desain terhadap desain yang sudah ada. Setelah model selesai pembuatannya kemudian di analisa oleh ANSYS, yang dimana dalam analisa tersebut model diberi gaya sebesar proses permesinan sebesar 980 N serta asumsi no sparasi pada kontak surfacenya. Hasil pertamadari hasil analisa pemodelan didapatkan hasil komputasi analisa Shear Stress yang terjadi dengan gaya pembebanan 980 N pada bagian Top fixture adalah sebagai berikut yang ditunjukkan oleh gambar 5.11:
Gambar 5.11 Analisa Shear Stresspada Poros bawah 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 .
Hasil kedua yang didapat darikomputasi analisa Normal Stress yang terjadi dengan gaya pembebanan 980 N pada bagian Top fixturedengan bantuan software ANSYS adalah sebagai berikut yang ditunjukkan oleh gambar 5.12 :
Gambar 5.13 Analisa Equivalent Sresspada Poros bawah Dari hasil analisa simulasi ansys pada komponen – komponen lain multiple fixture dengan pembebanan gaya dari proses permesinan F = 980 N dan Fc = 183,3 N dan massa benda kerja adalah 5 kg maka dapat di tabelkan sebagai berikut : Hasil akibat proses permesinan cutting Tabel 5.3. Hasil simulasi. Gambar 5.12 Analisa Normal Sress pada Poros bawah Dari hasil perhitungan secara komputasi dengan memberi gaya maksimum sebesar 980 N pada bagian top fixture,maka didapatkan tegangan maksimum yang bekerja pada poros tersebut yaitu 12,849MPayang terletak pada bagian ujung dari poros yang berada dalam tumpuan, sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada poros yaitu 12,762MPa terletak pada bagian tumpuanporos. Hasil ketiga yang didapat darikomputasi analisa Equivalent Stress yang terjadi pada porosdengan pembebanan 980 N pada bagian Top fixture adalah sebagai berikut yang ditunjukkan oleh gambar 5.13 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.
Kompo nen
Normal + -
Tegangan (MPa) Shear Equivalent + + -
Safe ty fact or (M Pa)
Base plate
5,5 9
12, 68
0,5 2
0,4 5
13, 68
9,6 2
Center plate
61, 79
96, 40
13, 19
13, 04
69, 53
0,0 2
3,4 6
11, 69
16, 33
9,9 6
9,9 8
22, 07
7,3 8
10, 9
52, 68
22, 59
17, 5
9,2 8
67, 00
0,3 4
3,5 9
65, 38
34, 19
12, 78
16, 24
93, 60
0,0 09
2,5 7
25, 13
17, 54
6,2 2
6,4 7
16, 07
0,0 09
14, 9
Top plate Stabiliz er Poros bawah Poros atas
17, 6
6.
Hasil akibat proses permesinan borring Tabel 5.4. Hasil simulasi. Kompon en
Base plate
Normal +
Tegangan (MPa) Shear Equivalent + + -
-
EVALUASI HASIL ANALISA MULTIPLE FIXTURE 6.1 Evaluasi Hasil Analisa Komponen 6.1.1 Gaya Cekam Pada Benda Kerja Untuk mampu mencekam benda kerja Safet y pada tempatnya, maka gaya gesek antara benda kerja dengan pencekam harus lebih besar dari gaya berat benda kerja tersebut berikut hasil facto r yang didapatkan dari perhitungan :
6,50
10,74
0,307
0,28
9,76
1,29
(MPa ) 17,6
63,24
71,56
21,20
18,98
98,97
0,02
2,43
Center plate
11,68
16,33
9,95
9,88
22,05
7,76
10,9
Top plate
52,68
22,59
17,5
9,28
67,00
0,34
3,59
Stabilizer
39,07
38,80
20,96
18,30
51,18
0,07
4,07
Poros bawah
25,28
19,00
6,24
6,55
17,8
0,001
13,53
Hasil ketika benda kerja di klem pada dinding kubus berulir Tabel 5.5. Hasil simulasi.
Normal + -
Tegangan (MPa) Shear Equivalent + + -
Safe ty facto r
Base plate Center plate Top plate Stabilize r Poros bawah
Poros atas
Untuk mampu mencekam Benda kerja Square gaya cekam yang dibutuhkan yaitu: P=
Poros atas
Kompo nen
Gambar 6.1 Daigram gaya cekam fixture pada benda kerja
7,67 35,4 7 11,6 9 52,6 8 25,3 1 15,1 6
12,6 7
0,36 2
55,2 8
8,66
0,33
11,5 2
9,74 9,98
57,6 0
9,96 16,3 3 22,5 9 25,1 5 15,0 5
13,5 8 8,13
0,00 5
11,8 6
22,5 8
4,18 10,6
7,76 9,28
17,5 1
9,62
(MP a) 17,6
6.1.2
3,59 0,34 7,26
67,0 0
7,10
0,04 14,9 0,02
33,1 6 19,8 6
=
= 61,31
𝑁
𝑚²
Untuk pencekaman benda kerja Square Fa (gaya gesek benda kerja terhadap bagian vee block) adalah 2 bidang kontak yang terjadi . dari hasil perhitungan gaya cekam minimal yang di butuhkan untuk mampu mencekam benda kerja 𝑁 square adalah 61,31 𝑚² Sedangkan untuk mampu mencekam Benda kerja Silindris gaya cekam yang dibutuhkan yaitu: P=
=
= 81,75
𝑁
𝑚²
Untuk pencekaman benda kerja Silindris Fa ( gaya gesek benda kerja terhadap bagian v block) adalah 1 bidang kontak yang terjadi . maka dari hasil perhitungan gaya cekam minimal yang di butuhkan untuk mampu 𝑁 mencekam benda kerja square adalah 81,75 𝑚²
Kekuatan baut pencekam
Dari hasil analisa yang te lah dilakukan pada bab sebelumnya didapat hasil perhitungan sebagai berikut :
P σp .................................[8] ≤ A N 81,75 257,5 ≤ 753,6 2 0,108
≤
128,75 𝑁
𝑚²
Keterangan : P =gaya reaksi pada baut pencekam benda kerja A =tegangan geser N = Angka keamanan / safety factor
untuk tegangan geser yang terjadi adalah tegangan geser ter kecil terjadi pada kemiringan sudut 600dengan nilai τ = 0,011 MPa dan tegangan geser terbesar terjadi pada kemiringan sudut 900 dengan nilai τ = 0,028 MPa
Dalam perhitungan yang telah dilakukan di atas ad alah membandingkan hasil dari perhitungan yang telah di dapat untuk dibandingkan dengan kekuatan material yang diijinkan dan untuk mengetahui apakah baut pencekam itu mampu menahan gaya yang terjadi , dan dari hasil perhitungan yang telah didapat bahwa gaya yang bekerja pada baut pencekam adalah sebesar 1,6 N sedangkan kekuatan material yang di ijinkan adalah sebesar 257,5 N. Dengan demikian komponen baut yang direncanakan ini dapat di pastikan aman untuk digunakan sebagai komponen penunjang Multiple fixture ini.
6.1.4
Komponen Top plate Perhitungan yang telah dilakukan pada komponen Top Plate ini di lakukan dengan pembebanan benda kerja sebesar 5 kg dan gaya permesinan yang terjadi adalah sebesar 980 N dan analisa dengan variasi kemiringan sudut yaitu 30o, 45o , 60o , 90o . dilakukannya variasi kemiringan sudut tersebut karena ke 4 sudut tersebut dianggap mampu mewakili kemampuan kemiringan sudut dari alat Multiple fixture ini pada saat digunakan untuk proses. Dari perhitungan tersebut didapatkan nilai – nilai dalam tabel sebagai berikut :
Sudut
σ p = tegangan tarik yang diizinkan
6.1.3
Tabel 6.1. Pengaruh variasi sudut terhadap gaya-gaya yang bekerja pada top plate Sudut
σ
τ
(MPa)
(MPa)
300
0,012
0,019
450
0,017
0,015
600
0,021
0,011
900
0,024
0,028
Perhitungan yang telah dilakukan pada komponen Center Plate ini di lakukan analisa dengan pembebanan benda kerja seberat 5kg dan dengan variasi kemiringan sudut 30o, 45o , 60o ,900. dilakukannya variasi kemiringan sudut tersebut karena ke 4 s udut tersebut dianggap mampu mewakili kemampuan kemiringan sudut dari alat Multiple fixture ini pada saat digunakan untuk proses. Dari perhitungan tersebut didapatkan hasil sebagai berikut : Tabel 6.2. Pengaruh variasi sudut terhadap gaya-gaya yang bekerja pada center plate
σ
τ
(MPa)
(MPa)
300
0,001
0,002
450
0,017
0,017
600
0,0009
0,0005
900
0,001
0,001
Dari percobaan proses dengan variasi sudut kemiringan yang telah dilakukan dalam perhitungan ini dapat di ketahui bahwa tegangan normal yang terjadi paling kecil diantara variasi sudut yang telah dilakukan adalah pada variasi kemiringan sudut 60o dengan nilai σ = 0,0009 MPa. sedangkan untuk tegangan normal maksimum terjadi pada variasi kemiringan sudut 45o yaitu sebesar σ = 0,017 MPa. Sedangkan pada tegangan geser yang terjadi adalah tegangan geser terkecil terjadi ketika kemiringan sudut 600 dengan nilai τ = 0,0005 MPa dan tegangan geser tertinggi terjadi ketika kemiringan sudut 450 dengan nilai τ = 0,017 MPa. 6.2
Dari perhitungan tengangan dengan variasi sudut kemiringan yang telah dilakukan dapat di ketahui bahwa tegangan normal yang terjadi paling kecil diantara variasi sudut yang telah dilakukan adalah pada variasi kemiringan sudut 30o dengan nilaiσ =0,012 MPa sedangkan untuk tegangan normal maksimum terjadi pada variasi kemiringan sudut 90o sebesar σ = 0,024 MPa.hal ini disebabkan karena nilai sudut Sin mempengaruhi besar tegangan normal yang terjadi, semakin besar nilai Sin maka semakin besar tegangan normal yang terjadi. Sedangkan
Komponen Center plate
Evaluasi hasil analisa komponen secara manual dan dengan menggunakan soft ware Hasil analisa dengan menggunakan bantuan software simulasi ANSYS d an perhitungan manual dengan pembebanan dari proses boring dengan gaya sebesar 980 N yang bekerja tegak lurus pada bagian atas fixture yang kemudian gaya itu di transmusikan untuk di pusatkan pada bagian penumpu poros guna mengetahui berapa normal stress , equivalent stress yang terjadi baik itu minimum ataupun maksimumnya. Dari simulasi s oftware dan
perhitungan manual itu maka di dapatkan hasil tegangan yang terjadi adalah sebagai berikut : 6.2.1 Base Plate Normal Stress
Dilakukan analisa Equivalent Stress ini adalah untuk mengetahui apakah komponen ini aman ataukah tidak, Dari tabel 6.3. hasil simulasi diatas dapat di ketahui bahwa Equivalent Stress maksimum yang terjadi adalah sebesar 9,7653 MPa sedangkan kekuatan luluh material yang diijinkan dari material properties adalah sebesar 35 ksi = 241 MPa sehingga dapat diperoleh nilai safety factor sebesar 24,67 MPa. Dengan demikian dapat diketahui bahwa desain Base Plate tersebut aman digunakan pada berbagai keadaan. 6.2.2 Poros bawah
Gambar 6.2 Normal Stresspada Base plate Tabel 6.3 Perbandingan Normal Stress erhitungan Manual Software ANSYS Tegangan 9,8 MPa Tegangan 10,743MPa Minimum
Miniimum
Dari tabel perbandingan diatas dapat diketahui hasil tegangan yang terjadi dengan perhitungan manual dan hasil dari simulasi pengujian dengan softwareAnsys, tampak terdapat perbedaan nilai yang didapat antara keduanya. Hal ini di sebabkan terjadi perbedaan metode perhitungan . yaitu pada perhitungan manual menggunakan luas bidang proyeksi sedangkan dalam perhitungan software Ansys menggunakan metode finite element atau elemen hingga .
Hasil analisa dengan menggunakan bantuan software simulasi ANSYS d an perhitungan manual dengan pembebanan sebesar 980 N yang bekerja pada bagian atas fixture yaitu proses boring, kemudian gaya itu di transmisikan untuk di pusatkan pada bagian poros bawah guna mengetahui berapa shear stress dan equivalent stress yang terjadi baik itu minimum atupun maksimumnya. Dari simulasi itu di dapatkan hasil tegangan yang terjadi adalah sebagai berikut :
Equivalent Stress
Gambar 6.4 Shear Stresspada Poros bawah Tabel 6.4 Perbandingan Shear Stress Perhitungan Manual
Tegangan Maksimum
Gambar 6.3 Equivalent Stresspada Base plate
- Tabel 6.3 Hasil simulasi Tegangan yang terjadi 9,7653 MPa
Tegangan ijin
Safety factor
241 MPa
24,67 MPa
6,242038 MPa
Software ANSYS Tegangan Maksimum
6,896 MPa
Dari tabel perbandingan diatas dapat diketahui hasil tegangan yang terjadi dengan perhitungan manual dan hasil dari simulasi pengujian menggunakan softwareAnsys dan perhitungan manual, tampak terdapat perbedaan nilai yang didapat antara keduanya. Hal ini di sebabkan terjadi perbedaan metode dalam perhitungan . yaitu pada perhitungan manual menggunakan luas bidang proyeksi sedangkan dalam perhitungan software Ansys
menggunakan metode elemen hingga .
finite
element
atau
Gambar 6.5 Equivalent Stresspada Base plate -
Dari analisa variasi sudut yang dilakukan pada komponen Center Plate tegangan normal (σ) terendah terjadi ketika alat bekerja pada proses permesinan dengan kemiringan sudut 60o dengan nilai σ = 0,0009 MPa. sedang tegangan normal tertinggi terjadi pada sudut yaitu 45o dengan nilai σ = 0,017 MPa. Sedangakan untuk tegangan geser (τ) nilai terendah terjadi pada kemiringan sudut 600 τ = 0,017 MPa nilai tertinggi terjadi pada kemiringan sudut 900 τ = 0,0005 MPa. • Evaluasi hasil analisa komponen secara manual dan dengan menggunakan software menunjukkan hasil sebagai berikut : • Base Plate - Perbandingan Normal Stress hitungan Manual Software ANSYS Tegangan 9,8 Tegangan 10,743MPa •
Minimum
Tabel 6.4 Hasil simulasi Tegangan Tegangan yang ijin terjadi 16,834 241 MPa MPa
Safety factor
-
14.31 MPa
Dari tabel 6.4 hasil simulasi diatas dapat di ketahui bahwa Equivalent StressMaksimum yang terjadi adalah sebesar 16,834 MPa dan kekuatan luluh material yang diijinkan dari material properties adalah sebesar 35 ksi = 241 MPa. Sehingga didapatkan nilai safety factor sebesar 14,31 MPa, dengan demikian dapat diketahui bahwa desain poros tersebut aman digunakan pada berbagai keadaan. 7. 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 61,31
𝑁
𝑚²
. 𝑁
-
Silindris adalah adalah sebesar 81,75
•
Dari analisa variasi sudut yang dilakukan pada komponen Top Plate tegangan normal (σ) terendah terjadi ketika alat bekerja pada proses permesinan dengan kemiringan sudut 30o σ = 0,012 Mpa dan tegangan normal tertinggi terjadi pada sudut 90o σ =0,024 MPa. Sedangakan untuk tegangan geser (τ) nilai terendah terjadi pada kemiringan sudut 600 τ = 0,011 MPa nilai tertinggi terjadi pada kemiringan sudut 900 τ = 0,028 MPa.
𝑚²
MPa
Hasil simulasi Tegangan yang terjadi 9,7653 MPa
Miniimum
Tegangan ijin
Safety factor
241 MPa
24,67 MPa
• Poros Bawah - Perbandingan Shear Stress Perhitungan Manual
Tegangan Maksimum
6,242038 MPa
Software ANSYS Tegangan Maksimum
Hasil simulasi Tegangan Tegangan yang ijin terjadi 16,834 MPa 241 MPa
6,896 MPa
Safety factor 14.31 MPa
UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1.Kedua orang tua saya. 2.Bapak Ir. Sampurno , MT. selaku dosen pembimbing Tugas Akhir Saya. 3.Seluruh staf pengajar dan administrasi jurusanS1 Teknik mesin FTI-ITS. 4.Rekan-rekan mahasiswa S1 Teknik mesin 5.Semua pihak yang telah membantu kami dalam penulisan buku ini.
DAFTAR PUSTAKA [1] : Agung, Mario. 2004. Perancangan Fixture untuk Mesin EDM Wire Cutting. Surabaya: Institute Technologi Sepuluh Nopember Surabaya. [2] : Tohari, M. Khamim. 2007. Perancangan Press Tool dan Fixture Komponen Bearing Case. Gresik: PT Agrindo Gresik. [3] : Alamsyah, Deny. 2004. Simulation Design of CNC Milling Machining Process for Emco VMC 200 Machine. Surabaya: Institute Technologi Sepuluh Nopember Surabaya. [4] : Kiswanto, Gandjar. 2011. Optimasi Proses Permesinan Milling 3-axis,
. Surabaya Agustus 2011 [5] : Negara, Imade Ananta Kesuma. 2003. Perancangan Jig & Fixture Fork Side Clutch pada Traktor Tangan Tipe yst. Surabaya: Institute Technologi Sepuluh Nopember Surabaya. [6] : Pollack, Herman. W. 1976. Tool design. London : John Murrary. [7] : Hofman, Edward. G. 1980. Jig & Fixture Design. New York: Litton Educational Publishin Inc. [8] : Deutschman, Aaron. D. 1975. Machine Design. New York: Macmillan Publishing Co,Inc. BIOGRAFI PENULIS Nama : Richy Dwi Very Sandy TTL : Tuban , 26 September 1987 Jenis Kelamin :Laki-laki Agama : Islam Alamat Rumah : RT 1/ 2 D sn Karangdowo, Ds Leran Wetan,Palang, Tuban Telp / HP : 085646247777 E-mail : [email protected] Hobi : Tour & Traveling
RIWAYAT PENDIDIKAN TK Dharmawanita Karngagung SDN Karangagung 1 SLTP N 1 Palang SMU N 3 Tuban S1 T. Mesin - FTI - Istitue Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
