MESIN PRESS
Pengertian Mesin Press :
Merupakan mesin yang digunakan pada proses pemotongan dan pembentukan
sheet metal forming.
Disebut juga sebagai mesin kempa.
Konstruksi Utama Mesin Press:
Pada dasarnya mesin press atau biasa disebut pula dengan mesin kempa
terdiri dari :
1. Frame Machine (Rangka Mesin), yang berfungsi menyangga mesin secara
keseluruhan, khususnya
ram dan bed.
2. Ram/Slide, bagian mesin yang dapat bergerak translasi dan berfungsi
memberikan gaya tekan pada
benda kerja ke arah bed mesin.
3. Bed, bagian mesin tempat meletakkan benda kerja dan menahan gaya tekan.
4. Mekanisme penggerak ram.
Jenis-jenis mesin Press:
A. Berdasar sumber jumlah gerak pengempaan slide/ram:
1. Single Action Press.
Mesin Press ini hanya memiliki gerakan slide tunggal. Mesin Press ini
biasa digunakan untuk
proses blanking, embossing, coining dan drawing. Kadang-kadang diperlukan
tekanan pneumatik
pada die cushion untuk menjepit material (blank holder pressure) selama
proses drawing.
2. Multiple Action Press.
Mesin Press ini memiliki lebih dari satu slide. Slide bagian luar
biasanya berongga dan berfungsi
menjepit material (blank), sedangkan yang bagian dalam berfungsi sebagai
penekan (punch). Mesin
ini cocok untuk proses drawing.
a. Arch Frame Press
Bentuk melebar ke bawah menyerupai sebuah busur (arch). Dengan bentuk
yang melebar ke arah bawah
memungkinkan dapat menapung benda kerja yang lebar. crankshafts berukuran
kecil, tidak
diperuntukkan pengerjaan benda kerja yang besar atau berat.
b. Gap Frame Press
Bentuk huruf C, sehingga memiliki ruang yang luas untuk penempatan
dies serta benda kerja yang lebar
dan panjang. Termasuk dalam kelompok Gap Frame Press adalah jenis Bench
Press, Horn Press dan
Turret Press. Bench press adalah mesin press dengan rangka gap frame yang
berukuran relatif kecil
Terkadang rangkanya dapat dimiringkan (inclinable) sehingga benda kerja dan
scrap dapat tergelincir
turun ke belakang. Horn Press adalah gap frame press yang memiliki silinder
atau poros yang
menggantikan fungsi bed dan biasa digunakan untuk proses seaming, riveting
dan embossing. Turret
press adalah gap frame press yang dimodifikasi sehingga memiliki upper dan
lower turret yang dapat
membawa beberapa dies dan punch sekaligus.
c. Straight-Sided Press
Memiliki banyak variasi dalam jenis dan ukuran serta memiliki
konstruksi yang lebih kaku (rigid).
Pengaturan Mesin Press:
1. Kecepatan pengempaan (slide/ram).
Pengaturan kecepatan ini hanya dapat dilakukan pada mesin press
hidraulik. Pada proses pemotongan
digunakan kecepatan slide yang lebih tinggi dibandingkan dengan proses
pembentukan. Di samping itu
kecepatan yang digunakan bergantung pada ketebalan benda kerja yang
digunakan, semakin tebal benda
kerja yang digunakan maka semakin rendah kecepatan slide/ram yang
digunakan.
2. Ketinggian Dies.
Ketinggian dies adalah jarak antara dies bagian atas yang dipasang
pada slide/ram mesin press dengan
cetakan (dies) bagian bawah yang dipasang pada meja mesin press (bolster).
Secara umum ketinggian
cetakan ini harus lebih besar dari tinggi benda yang dihasilkannya dengan
mempertimbangkan ruang
untuk mengambil benda kerja yang dihasilkan.
3. Tekanan penjepit.
Penjepit yang digunakan baik dalam bentuk blank holder atau dalam
bentuk draw beads akan
mempengaruhi bentuk deformasi yang terjadi. Makin tinggi tekanan yang
digunakan maka makin
terhambat aliran material yang terjadi. Tekanan yang digunakan harus
optimum untuk menjamin
terjadinya aliran material yang tepat dan mencegah terjadinya kerutan atau
robek.
Jenis-jenis mesin press
Pengertian Press Tool
Press Tool adalah peralatan yang mempunyai prinsip kerja penekanan dengan
melakukan pemotongan pembentukkan atau gabungan dari keduanya (press tool
1, hal 1). Peralatan ini digunakan untuk membuat produk secara massal
dengan produk output yang sama dalam waktu yang relatif singkat.
Klasifikasi Press Tool
Press Tool dapat dklasifikasikan menjadi beberapa macam menurut proses
pengerjaan yang dilakukan pada die yaitu: simple tool, compound tool dan
progressive tool.
A.Simple Tool
Simple Tool adalah jenis dari press tool yang paling sederhana, dimana
hanya terjadi satu proses pengerjaan dan satu station dalam satu alat.
Pemakaian jenis simple tool ini mempunyai keuntungan dan kerugian.
Keuntungan simple tool:
· Dapat melakukan proses pengerjaan tertentu dalam waktu yang singkat.
· Kontruksinya relatif sederhana.
· Harga alat relatif murah.
Kerugian simple tool:
· Hanya mampu melakukan proses-proses pengerjaan untuk produk yang
sederhana sehingga untuk jenis pengerjaan yang rumit tidak dapat dilakukan
oleh jenis press tool ini. Proses pengerjaan yang dapat dilakukan hanya
satu jenis saja.
B.Compound Tool
Pada press tool jenis ini, dalam satu penekanan pada satu station terdapat
lebih dari satu pengerjaan, dimana proses pengerjaannya dilakukan secara
serentak. Pemakaian jenis compoundtool ini juga mempunyai keuntungan dan
kerugian.
Keuntungan compoundtool
· Dapat melakukan beberapa proses pengerjaan dalam waktu yang bersamaan
pada station yang sama.
· Kerataan dan kepresisian dapat dicapai.
· Hasil produksi yang dicapai mempunyai ukuran yang lebih teliti.
Kerugian compoundtool:
· Konstruksi dies menjadi lebih rumit.
· Terlalu sulit untuk mengerjakan material yang tebal.
· Dengan beberapa proses pengerjaan dalam satu station menyebabkan perkakas
cepat rusak.
C. Progressive Tool
ProgressiveTool merupakan peralatan tekan yang menggabungkan sejumlah
operasi pemotongan atau pembentukkan lembaran logam pada dua atau lebih
station kerja, selama setiap langkah kerja membentuk suatu produk jadi.
Keuntungan progressivetool :
· Dapat diperoleh waktu pengerjaan produksi yang relatif singkat
dibandingkan simpletool.
· Pergerakkan menjadi lebih efektif.
· Dapat melakukan pemotongan bentuk yang rumit pada langkah yang berbeda.
Kerugian progressivetool:
· Ukuran alat lebih besar bila dibandingkan simpletool dan compoundtool.·
Biaya perawatan besar.
· Harga relatif lebih mahal karena bentuknya rumit.
Jenis - jenis Pengerjaan Pada PressTool
Berdasarkan proses pengerjaannya, presstool dibedakan menjadi dua kelompok
besar, yaitu:
1. CuttingTool
Yaitu suatu proses pengerjaan yang dilakukan dengan cara menghilangkan
sebagian material atau pemotongan menjadi bentuk yang sesuai dengan
keinginan. Adapun proses yang tergolong dalam cuttingtool ini adalah
sebagai berikut:
a. Pierching
Pierching adalah proses pemotongan material oleh punch dengan prinsip
kerjanya sama dengan proses blanking, namun seluruh sisi potong punch
melakukan proses pemotongan. Pada alat ini proses pierching adalah punch
untuk membuat lubang.
b. Blanking
Merupakan proses pengerjaan material dengan tujuan mengambil hasil produksi
yang sesuai dengan punch yang digunakan untuk menembus atau dengan sistem
langkah penekanan. Pada umumnya proses ini dilakukan untuk membuat benda
kerja dengan cepat dan berjumlah banyak dengan biaya murah.
c. Notching
Notching adalah proses pemotongan oleh punch, dengan minimal dua sisi
yang terpotong, namun tidak seluruh sisi punch melakukan pemotongan.
Tujuan dalam pemotongan ini adalah untuk menghilangkan sebagian
material pada tempat-tempat tertentu yang diinginkan.
d. Parting
Parting adalah proses pemotongan untuk memisahkan blank melalui satu
garis potong atau dua garis potong antara komponen yang satu dengan
komponen yang lain. Biasanya proses ini digunakan pada pengerjaan
bentuk-bentuk blank yang tidak rumit atau bentuk material yang
sederhana.
e. Shaving
Shaving merupakan proses pemotongan material dengan sistem mencukur,
dengan maksud untuk menghaluskan permukaan hasil proses Blanking atau
Pierching guna mendapatkan ukuran teliti dari hasil pemotongan yang
dilakukan terlebih dahulu.
f. Trimming
Trimming adalah merupakan proses pemotongaan material sisa, guna
mendapatkan Fininshing ini digunakan untuk memotong sisa penarikan
dalam maupun benda hasil penuangan.
g. Cropping
Cropping adalah merupakan proses pemotongan material atau benda kerja
tanpa meninggalkan sisa. Proses yang terjadi pada Cropping ini sama
dengan proses yang terjadi pada Blanking, akan tetapi dalam Cropping
tidak ada bagian yang tertinggal. Benda kerja akan terpotong dan
cenderung sudah mempunyai ukuran lebar yang sama dengan ukuran yang
diminta serta mempunyai panjang material sesuai dengan jumlah komponen
yang diminta. Proses Cropping ini digunakan untuk membuat komponen
Blanking berbentuk sederhana, tidak rumit dan teratur.
h. Lanzing
Lanzing adalah merupakan proses pengerjaan gabungan antara penekukan
(bending) dan pemotongan (cutting). Hasil proses ini berupa suatu
tonjolan. Sedangkan Punch yang digunakan sedemikian rupa, sehingga
Punch dapat memotong pelat pada dua sisi sampai tiga sisi serta
pembengkokannya pada sisi Punch yang keempat. (Press Tool 1).
2. FormingTool
Yaitu proses pengerjaan material yang dilakukan tanpa pengurangan atau
penghilangan, akan tetapi hanya mengubah bentuk geometris benda kerja. Yang
tergolong dalam formingtool adalah bending, flanging, deepdrawing, curling
dan embossing.
a. Bending
Proses bending merupakan proses pembengkokkan material sesuai dengan yang
dikehendaki. Proses pembendingan dapat dilakukan pada proses dingin
ataupun pada proses panas. Perubahan yang terjadi pada proses ini hanya
bentuknya saja namun volume material yang dibendingkan akan tetap.(Press
Tool 1)
b. Flanging
Flanging adalah proses yang menyerupai proses bending hanya perbedaanya
terletak pada garis bengkok yaitu bukan merupakan garis lurus namun
merupakan radius. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut:
c. DeepDrawing
Deep Drawing merupakan proses penekanan benda yang diinginkan dengan
kedalaman cetakan sampai batas deformasi plastis. Tujuannya adalah untuk
memperoleh bentuk tertentu dan biasanya tebal material akan berubah
setelah proses ini. (Press Tool 1). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat
pada gambar berikut:
d. Curling
Merupakan pembentukkan profil yang dilakukan pada salah satu ujung
material.
e. Embossing
Embossing merupakan proses pembentukkan contour material pada salah satu
sisi material tersebut.
3. Prinsip Kerja Alat
Press Tool atau Perkakas Tekan atau suatu alat yang digunakan untuk
memotong logam dengan cara penekanan. Secara operasional Press Tool ini
dapat bekerja sebagai alat potong atau pun sebagai alat pembentuk plat atau
lembaran yang dikehendaki. Press Tool berfungsi memproduksi ratusan atau
bahkan ribuan dari komponen yang sama dalam waktu yang relatif singkat.
Terkadang di dalam suatu Press Tool terjadi proses pengerjaan secara
bersamaan antara proses pemotongan dan proses pembentukan sekaligus. Dan
proses pengerjaan secara bersamaan inilah yang akan penulis rancang.
Adapun prinsip kerja rancangan adalah sebagai berikut :
1. Pelatlembarandimasukkan pada mesinProgressiveTool.
2. ProgressiveToolakanbergerakturundenganditekan secara manual yang
kemudianakanmembuatPunch bergerakturun dan
mampumemberikantekanataureaksiterhadappelat.
3. ProgressiveToolterusbergerakturun dan tetapditekan secara manual
sehinggamembuat Punchdapatmelubangilembaranpelatdenganukuran yang
telahditentukan. KemudianPunch
berikutnyalangsungmembentuklembarantersebutmenjadiproduk yang
direncanakan.
4. SetelahprosesselesaiPunch akanbergeraknaikkembalikeposisisemula dan
secara bersamaanpelontarakanmelontarkanlembaranpelat yang
telahberbentukprodukjadi.
Bagian-BagianDariPressTool
Presstoolmerupakansatukesatuandaribeberapakomponen. Komponen -
komponentersebut antara lain:
a. TangkaiPemegang (Shank)
Tangkaipemegangmerupakansuatukomponenalatbantuproduksi yang
berfungsisebagaipenghubungalatmesinpenekandenganpelat atas (tooldesign 2,
hal16 ). Shankbiasanyaterletak pada titikberat yang
dihitungberdasarkanpenyebaran gaya-gaya potong dan gaya-gaya
pembentukkandengantujuanuntukmenghindaritekanan yang tidakmerata pada
pelat atas.
b. Pelat Atas (TopPlate)
Merupakan tempat dudukan dari shank dan guidebush (sarung pengarah).
c. Pelat Bawah (Bottom Plate)
Pelat bawah merupakan dudukan dari dies dan tiang pengarah sehingga mampu
menahan gaya bending akibat dari reaksi yang di timbulkan oleh punch.
d. Pelat Penetrasi
Pelat penetrasi berfungsi untuk menahan tekanan balik saat operasi
berlangsung serta untuk menghindari cacat pada pelat atas, oleh karena
itu pelat ini harus lebih lunak dari pelat atas.
e. Pelat Pemegang Punch (PunchHolderPlate)
Pelat pemegang punch berfungsi untuk memegang punch agar posisi punch
kokoh dan mantap pada tempatnya.
f. Punch
Punch berfungsi untuk memotong dan membentuk material menjadi produk
jadi. Bentuk dari benda jadi tergantung dari bentuk punch yang dibuat.
Bentuk punch dan dies haruslah sama. Punch haruslah dibuat dari bahan
yang mampu menahan gaya yang besar sehingga tidak mudah patah dan rusak.
Pada perencanaan alat bantu produksi ini untuk punch dipilih bahan
Amutits yang dikeraskan pada suhu 780 – 820 0 C lalu di Tempering pada
suhu 2000 C agar diperoleh sifat yang keras tetapi masih memiliki
kekenyalan.
g. Tiang Pengarah (Guide Pillar)
Tiang pengarah berfungsi mengarahkan unit atas, sehingga punch berada
tepat pada dies ketika dilakukan penekanan.
Dies
Terikat pada pelat bawah dan berfungsi sebagai pemotong dan sekaligus
sebagai pembentuk.
i. PelatStripper
Pelat stripper adalah bagian yang bergerak bebas naik turun beserta pegas
yang terpasang pada baut pemegangnya. Pelat ini berfungsi sebagai pelat
penjepit material pada saat proses berlangsung, sehingga dapat
menghindari terjadinya cacat pembentukkan permukaan benda kerja seperti
kerut dan lipatan, juga sebagai pengarah punch.
j. Pegas Stripper
Pegas stripper berfungsiuntuk menjaga kedudukan striper, mengembalikan
posisi punch ke posisi awal, dan memberikan gaya tekan pada strip agar
dapat mantap (tidak bergeser) pada saat dikenai gaya potong dan gaya
pembentukan.
k. Baut Pengikat
Baut pengikat berfungsi untuk mengikat dies kepelat bawah dan pelat
pemegang punch kepelat atas. Baut pengikat dipilih standard baut
pengikatdan ketebalan dies.
Tabel 2.1 Standar Baut Pengikat
"Ukuran "Jarak minimum"Jarak maksimum"Tebal Dies "
"Baut " " " "
"M5 "15 "50 "10 ÷ 18 "
"M6 "25 "70 "15 ÷ 25 "
"M8 "40 "90 "22 ÷ 32 "
"M10 "60 "115 "27 ÷ 38 "
"M12 "80 "150 "> 38 "
l. Pin Penepat
Pin penepat berfungsi untuk menepatkan dies pada pelat bawah dan pelat
pemegang punch(Punch holder) ke pelat atas, sehingga posisi dies kepelat
bawah dan posisi pelat pemegang punch kepelat atas dapat tearah dan
kokoh.
Tabel 2.2 Standar Pin Penepat
"Tebal Dies "Minimum Baut "Minimum Pena "
"19 "M8 "Φ6 "
"24 "M8 "Φ8 "
"29 "M10 "Φ10 "
"34 "M10 "Φ10 "
"41 "M12 "Φ12 "
"48 "M16 "Φ16 "
m. Sarung Pengarah (Bush)
Sarung pengarah berfungsi untuk mengarahkan tiang pengarah dan mencegah
cacat pada pelat atas. Pada perencanaan alat bantu produksi ini untuk
sarung pengarah dipilih bahan kuningan.
Rumus Gaya-gaya perencanaan
Dalam perencanaan ini dibutuhkan dasar-dasar perhitungan yang menggunakan
teori dan rumus-rumus tertentu. Adapun teori dan rumus-rumus tersebut
antara lain :
Untuk mecari gaya-gaya perencanaan terlebih dahulu mengetahui gaya-gaya
yang bekerja pada suatu rancang bangun benda.
Adapun gaya-gaya yang terjadi:
a. Gaya Pierching
Untuk menentukan gaya pierching dapat digunakan rumus seperti dibawah ini
:
Fp = 0,8 ´ U ´ t ´ s t (N)
Dimana :
U = panjang sisi potong (mm)
S = tebal material proses (mm)
0,8 merupakan konversi dari tegangan tarik ke tegangan geser untuk bahan
yang mempunyai tegangan tarik kurang dari 900 N/mm2 .
b. Gaya Notching
Gaya notching ini dapat dicari dengan menggunakan rumus:
Ft = 0,8 ´ U ´ t ´ s t (N)
c. Gaya Blanking
Untuk menentukan gaya blanking ini dapat diketahui dengan menggunakan
rumus :
Ft = 0,8 ´ U ´ t ´ s t (N)
d. Gaya Forming (Deep Drawing)
Gaya pembentukan yang terjadi dapat dicari dengan menggunakan rumus :
F = p ´ d ´ t ´ Rm (- K)
Dimana :
F = Gaya pembentukan (N/mm2)
d = Diameter pembentukan benda kerja (mm)
Rm = Tegangan Tarik (N/mm2)
D = Diameter bentangan benda kerja sebelum dibentuk (mm)
S = Tebal Pelat (mm)
K = Konstanta (0,6 ÷ 0,7)
e. Gaya pegas Stripper
Pada perencanaan ini posisi stripper terletak pada unit bawah dan tebal
spesimen yang akan dibentuk adalah 1,2 mm, maka langkah untuk menentukan
gaya pegas stripper adalah sebagai berikut:
Fps = 5÷20% x F Total
Dimana:
Fps = Gaya pegas stipper (N)
F = Gaya Total (N)
f. Perhitungan gaya pegas pelontar
Untukmencari gaya pegas pelontarinidihitungterlebihdahuluvolume pena
pelontardenganrumus:
V =
Dimana:
V = Volume pena pelontar (mm3)
D = Diameter pena pelontar (mm)
T = Tinggi pena pelontar (mm)
Kemudiandicarijumlahmassatotalnyadenganrumus :
M = Vt .
Dimana :
= massajenisbahan (kg/m3)
Barudidapat gaya pegas pelontar, yaitu :
F = m .g
Dimana :
F = Gaya pegas (N)
m = Massa bahan (kg)
g = Gravitasi bumi (9,81 m/s2)
g.Rumus mencari panjang Punch maksimum
Dalam mencari panjang Punch maksimum dipakai punch yang memiliki diameter
terkecil/yang paling kritis.
Dimana:
Lmaks = Panjang Punch maksimum (mm)
E = Modulus Elastisitas (N/mm2)
I = Momen Inersia bahan (mm4)
Rm = Tegangan tarik bahan (N/mm2)
S = Tebal material (mm)
r = Jari-jari Punch terkecil (mm)
Fb = gaya maksimum (N)
h. Rumus mencari tebal Die
Rumus Empiris mencari tebal pelat untuk mencari tebal Die berdasarkan
gaya total yang di butuhkan untuk perencanaan press tool adalah :
Dimana :
H = Tebal Die (mm)
g = Gravitasi bumi (9,81 m/det2)
F = Gaya total (N)
i. Menghitung Clearance Punch dan Die
Setiap operasi pemotongan yang dilakukan Punch dan Die selalu ada nilai
kelonggaran yang diambil.
Untuk tebal pelat (s) 3 mm
Us = C.S.
Dimana :
Us = Kelonggaran tiap sisi (mm)
Dp = Diameter Punch (mm)
Dd = Diameter lubang Die (mm)
C = Faktor kerja (0,005 ÷ 0,025)
S = Tebal pelat (mm)
τt = Tegangan geser bahan (N/mm2)
j.Perhitungan Gaya Buckling
Batang punch yang ramping cendrunguntuk melengkung dan akibatnya akan
timbul momen. Gejala seperti ini disebut buckling. Besar gaya bucklimg
menurut rumus euler sebagai berikut :
Fb = E · I min ·π² ………………( Budiarto. 2001,hal 81 )
S²
Dimana :
Fb = Gaya Buckling ( N )
E = ModulusElastisitas( N/mm² )
Imn = MomenInersia( mm )
S = Panjang Punch ( mm )
Gaya bucklimgdapat juga dicariberdasarkankerampingannya, yaitu :
λ λ0 Digunakanuntukrumuseuler
λ<λo Digunakanuntukrumustetmejer
λ = S/i
i =
Dimana :
S = Panjang Batang (mm )
A = Luas penampang ( mm² )
i = jari- jari girasi
λ = kerampingan
I = Momen Inersia
Apabila menggunakan rumus tetmejer maka rumusnya adalah sebagai berikut:
Tabel 2.2 HargaElastisitas pada RumusTetmejer
"Bahan "E( N /mm²) "λ0 "Rumus tetmejer "
"ST 37 "210.000 "105 "δB = 310 – 1,14 λ "
"ST 50 dan ST 60 "210.000 "89 "δB = 335 – 0,6 λ "
"Besi tuang "100.000 "80 "δB = 776 - 12λ + "
" " " "0,053λ "
k. Rumus titik berat gaya
Dimana :
X = Titik berat terhadap sumbu x
Y = Titikberatterhadapsumbu y
xi = Titikberatke-i terhadapsumbu x
yi = Titikberatke-i terhadapsumbu y
ΣF = Gaya proses pada satubidang (N)
-----------------------
22
1
