TI-2121: Proses Manufaktur

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI-2121: Proses Manufaktur Pertimbangan Desain dan Ekonomi pada Proses Pemesinan

Laboratorium Sistem Produksi www.lspitb .org www.lspitb.org ©2003


1. Hasil Pembelajaran •

Umum: Memberikan mahasiswa pengetahuan yang komprehensif tentang dasar-dasar proses pemesinan dan mesin perkakas, proses forming dan molding, metrology dan aplikasi terhadap kualitas produk dan analisis system manufaktur.

•

Khusus: Mampu menentukan kualitas pemesinan dan menentukan parameter pemesinan

TI2121 - Proses Manufaktur - 11

2

1


Istilah

• • • • • •

Machinability = kemampuan proses Tolerance = toleransi Surface finish = kehalusan permukaan Ductile = ulet Hardness = kekerasan Strength = kekerasan


3


Kemampuan Proses (1) • Kemampuan proses (machinability) Kemudahan material di potong menggunakan pahat dengan parameter pemesinan tertentu

• Kriteria kemampuan proses

Umur pahat Gaya dan tenaga Kehalusan permukaan Kemudahan pembuangan gram (chip disposal)

• Pengujian kemampuan proses dilakukan dengan membandingkan pemotongan material terhadap pemotongan material standar (Steel B1112) Satuan ukuran: Performance rating (MR) MR > 1 mudah dipotong MR < 1 sulit dipotong TI2121 - Proses Manufaktur - 11

4

2


Kemampuan Proses (2)

•

Karakteristik material mempengaruhi kemampuan proses Kekerasan (hardness) material tinggi: keausan pahat cepat → umur pahat menjadi pendek Kekerasan material rendah, mis low carbon steel: material menjadi ulet (ductile) → permukaan potong jelek – Solusi: cold drawing untuk meningkatkan kekerasan

Kekuatan (strength) material tinggi: gaya potong, energi, temperatur potong meningkat → material sulit dipotong TI2121 - Proses Manufaktur - 11

5


Kemampuan Proses (3)

•

Karakteristik kimiawi material mempengaruhi kemampuan proses Kandungan carbon meningkat: kekuatan dan kekerasan meningkat → kemampuan proses menurun Kandungan manganese dan nickel meningkat: kekuatan dan kekerasan meningkat → kemampuan proses menurun


6

3


Rating Kemampuan Proses


7


Toleransi dan Kehalusan Permukaan


8

4


Relasi Antara Toleransi dan Biaya Manufaktur


9


Kehalusan Permukaan Potong (1) • Faktor geometri Jenis operasi pemesinan Geometri pahat Kecepatan makan (feed)

(a) Effect of nose radius (b) effect of feed (c) effect of end cutting-edge angle TI2121 - Proses Manufaktur - 11

10

5


Kehalusan Permukaan Potong (2)

•

Faktor material kerja Pengaruh Built-Up Edge (BUE) yang terbentuk pada ujung pahat Gram yang bergesek kembali dengan material Material yang robek karena sifat material yang ulet Crack yang terbentuk karena sifat material yang getas Friksi antara tool flank dengan permukaan baru yang terbentuk


11


Kehalusan Permukaan Potong (3)

•

Faktor getaran dan mesin perkakas Getaran mesin / pahat potong – Menyebabkan gelombang permukaan

Defleksi fixture – Menyebabkan benda kerja bergetar

•

Tindakan untuk mengurangi getaran Menambah kekakuan atau memberikan peredam pada fixture Mengurangi kecepatan makan dan kedalaman potong untuk mengurangi gaya potong Merubah desain pahat untuk mengurangi gaya potong


12

6


Pemilihan Parameter Pemesinan (1) • Pemilihan Kecepatan makan dan dedalaman potong bergantung pada: Pahat – Material pahat yang keras (cemented carbides, ceramics) mudah patah sehingga digunakan pada kecepatan makan yang rendah – HSS lebih keras sehingga dapat digunakan pada kecepatan makan yang tinggi

Roughing/Finishing – Roughing dilakukan pada kecepatan makan yang tinggi, berkisar 0.5 – 1.25 mm/rev – Finishing dilakukan pada kecepatan makan yang rendah, berkisar 0.125 – 0.4 mm/rev

Kedala kecepatan makan pada roughing – MRR maksimum bergantung pada pahat dan material

Kehalusan permukaan yang diinginkan – Kecepatan makan mempengaruhi kehalusan permukaan


13


Pemilihan Parameter Pemesinan (2) • Optimasi kecepatan potong Fungsi tujuan: – Maksimasi kecepatan produksi – Minimasi biaya produksi (unit cost)

• Maksimasi kecepatan potong Elemen kontribusi – – – –

Part handling time (Tc) Machining time (Tm) Tool change time (Tt) np = number of pieces cut in one tool life

T = T +T c

h

m

+Tt

n

p


14

7


Pemilihan Parameter Pemesinan (3)

T = T +T c

h

+Tt

m

n πDL T + + p

Tc =T h

1 / n −1

t

(πDL v

fv

f

)

1/ n

c

dTc =0 dv

v

max

T

=

max

C

⎡⎛ 1 ⎞ ⎤ ⎢⎜ n −1⎟T t ⎥ ⎠ ⎦ ⎣⎝

n

⎛1 ⎞ = ⎜ − 1⎟ T t ⎝n ⎠ 15



Pemilihan Parameter Pemesinan (4) • Minimasi biaya / unit

Komponen biaya 1. 2. 3. 4.

C =P n

t

t

Cost of part handling time = CoTh Cost of machining time = CoTm Cost of tool change time = CoTt/np Tooling cost = Ct/np – Co = biaya operator – Ct = biaya pahat

(disposable inserts) or

e

C = P +T C n t

g

t

g

(regrindable tooling)

g

Dimana:

Dimana:

Ct = cost per cutting edge, $/tool life

Ct = cost per tool life, $/tool life

Pt = price of the insert, $/insert

Pt = price of the insert, $/insert

ne = number of cutting edges per insert

ng = numer of tool which can be ground Tg = time to regrind, min/tool life Cg = grinder’s rate, $/min


16

8


Pemilihan Parameter Pemesinan (5) Total cost / unit

C = C T +C T c

o

h

o

m

+ C oT t + Ct

n

n

p

p

n

⎛ n C o ⎞⎟ ⎜ 1− n ⋅ ⎟ C oT t +C t ⎠ ⎝ ⎛ 1 ⎞⎛ C T + C ⎞⎟ T = ⎜⎝ n − 1⎟⎠⎜⎜ C ⎟⎠ ⎝ v

min

= C⎜

o

t

t

min

o


17


Pertimbangan Dalam Perancangan Produk (1) • Jika dimungkinkan, produk dirancang tanpa memerlukan proses pemesinan

Manfaatkan net shape processes seperti: precision casting, closed die forging, plastic molding dll.

• Penentuan toleransi disesuaikan dengan fungsi komponen

dengan mempertimbangkan kemampuan proses pemesinan Toleransi yang terlalu ketat menaikkan biaya

• Kehalusan permukaan disesuaikan dengan fungsi dan • • • •

estetika Sudut-sudut yang tajam sebaiknya dihindari Hindari perancangan lubang (boring) yang dalam Gunakan ukuran komponen yang standar Komponen dirancang agar cukup kuat untuk pencekaman dan proses pemesinan


18

9


Pertimbangan Dalam Perancangan Produk (2) •

Hindari undercut (tambahan proses dan setup)

•

Gunakan material yang memiliki kemampuan pemesinan yang baik Rancang fitur-fitur pemesinan yang meminimasi setup dan diproses menggunakan pahat-pahat standar

•


19

10

TI-2121: Proses Manufaktur

Recommend Documents