1
TOLERANSI BENTUK DAN POSISI Suatu bentuk atau posisi (letak suatu garis/sumbu atau bidang terhadap suatu elemen geometrik yang lain dianggap sebagai acuan/referensi) yang dibuat dengan suatu proses produksi tidaklah mungkin dicapai dengan sempurna. Oleh karena itu pada ukuran, bentuk dan posisi tersebut harus diperbolehkan menyimpang pada batasan tertentu dikarenakan sifat ketidak telitian dan ketidak tepatan proses pembuatan. Suatu toleransi bentuk dan posisi bertujuan untuk memastikan fungsi komponen mesin serta sifat ketertukarannya. Simbol serta cara pencantuman pada gambar teknik bagi toleransi bentuk & posisi telah disarankan oleh ISO dalam standarnya R 1101, “Technical Drawings, Tolerances of Form and of Position”.
A. Beberapa Definisi dan Simbol yang Digunakan
Suatu bidang bila dipotong oleh bidang lain akan membentuk garis perpotongan. Bidang pemotong ini bisa dipilih lokasi/orientasinya agar muncul gambaran atas ketidakrataan yang paling menonjol. Pada bidang potong ini semua titik data pengukuran dapat diproyeksikan. Jika semua titik proyeksi dihubungkan secara berurutan, terjadilah suatu garis yang tidak lurus, disebut garis data permukaan. Sementara itu, perpotongan bidang yang rata ideal dengan bidang pemotong (yang juga diimajinasikan sebagai bidang ideal) akan berupa garis lurus, dinamakan garis ideal. Apabila gambar 2.10 diperhatikan, ada tiga garis lurus yang dapat dipilih menjadi salah satu garis ideal. Bagi setiap kandidat garis ideal memiliki garis sejajar yang melingkupi setiap titik pada garis data pengukuran. Jarak kedua garis sejajarnya ini dapat ditentukan yaitu merupakan jarak yang terkecil maka garis ( - adalah merupakan garis ideal dan haruslah sama atau lebih kecil dari toleransi yang dispesifikasikan.
2
Dari uraian tersebut akan pentingnya acuan pada analisis data akan dilaksanakan. Toleransi geometrik pun memerlukan acuan untuk memungkinkan pelaksanaan pengukuran. Acuan tersebut harus dipahami oleh semua orang yang terlibat (perancang, pembuat, pengukur dan pemakai). Sesuai dengan karakteristik elemen yang diberi toleransi serata cara pernyetaan dimensinya, seperti yang diperlihatkan tabel 2.10.
Dalam memberikan toleransi untuk suatu elemen geometrik mengkin diperlukan suatu elemen geometrik lain pada komponen mesin yang sama sebagai suatu elemen dasar/acuan (datum feature). Untuk mempermudah proses pembuatun dan/atau pengukuran adakalanya diperlukan suatu elemen dasar sementara (temporary datum feature). Jenis karakteristik geometrik yang dapat dikontrol dengan suatu toleransi serta simbol yang digunakan tabel 2.11. Yang tak memerlukan elemen dasr/acuan : - kelurusan - kebulatan - kerataan - kesilindrikan Yang memerlukan elemen dasar :
- kebenaran profil garis - kebenaran profil bidang
- kesejajaran - ketegaklurusan
- konsensitritas - kesimatrikan
- kemiringan - kebenaran posisi
3
B. Aturan penulisan Simbol Toleransi pada Gambar Teknik
Untuk membedakan dengan tanda-tanda yang lain pada gambar teknik, toleransi bentuk dan posisi dituliskan pada suatu kotak segiempat yang dibagi menjadi tiga bagian seperti Gambar 2.11. Penulisannya berurut dari kiri ke kanan sebagai berikut: a.
Simbol karakter yang akan diberi toleransi.
b.
Harga total toleransi, apabila berupa silinder dituliskan dengan tanda Ø.
c.
Apabila diperlukan pada kotak terakhir dituliskan huruf yang menyatakan elemen dasar acuan toleransi.
Kotak tersebut dihubungkan dengan daerah elemen yang diberi toleransi dengan memakai garis penghubung dengan ujung panah yang menempel sebagai berikut: a.
Garis tepi elemen atau perpanjangannya.
b.
Garis proyeksi dan persis pada garis tanda ukuran, jika toleransi ditunjukan untuk sumbu atau bidang tengah komponennya.
c.
Garis sumbu jika toleransi tersebut diberikan pada sumbu atau bidang tengah semua elemen yang memiliki sumbu atau garis tengah yang sama.
Sebuah atau beberapa elemen dasar ditunjukan dengan garis penghubung yang berujung segitiga dengan alasnya menempel sebagai berikut: a.
Garis tepi atau perpanjangan.
b.
Garis proyeksi dan persis pada garis ukuran jika elemen dasar adalah sumbu atau bidang tengah komponen tersebut.
c.
Garis sumbu atau bidang tengah semua elemen-elemen yang bersangkutan yang mempunyai sumbu atau bidang tengah yang sama.
4
Apabila kotak toleransi ternyata tidak dapat dihubungkan dengan elemen dasar secara mudah dan jelas, dapat digunakan suatu tanda huruf yang diletakan pada suatu kotak. Jika toleransi hanya berlaku untuk suatu panjang tertentu saja dan letaknya dapat dimana saja dapat dituliskan penjang tersebut.
Apabila ingin ditambahkan suatu toleransi lain yang sama jenisnya, tetapi lebih ketat dan hanya berlaku untuk suatu panjang tertentu, dibawah toleransi yang lebih umum.
Bila toleransi hanya untuk suatu bagian tertentu (khusus) bagi komponen mesin dan pada gambar teknik letak bagian khusus ini dapat ditentukan dengan jelas.
Jika dua buah elemen yang dianalisis ternyata identik, atau tidak mudah untuk mana yang akan dipakai sebagai elemen dasar.
5
Selain secara satu persatu, penulisan toleransi dapat pula dilaksanakan secara kelompok dengan membuat tabel tersendiri, contoh pada gambar dibawah ini.
C. Contoh Penggunaan dan Arti Simbol Bentuk & Posisi
A. Toleransi Kelurusan ( Straightness Tolerance) Sumbu batang harus terletak pada daerah toleransi yang berupa paralelepipedum (balok segiempat) dengan lebar 0.1 mm pada arah vertikal dan 0.2 mm pada arah horisontal. B. Toleransi Kerataan (Fletness Tolerance) Permukaan harus terletak di antara dua bidang sejajar yang berjarak 0.08 mm. C. Toleransi Kebulatan (Roundness Tolerance) Keliling piring harus terletak diantara 2 lingkaranyang sebidang dan sepusat dengan jarak (beda jari-jari) sebesar 0.03 mm. D. Toleransi Kesilindrikan (Cylindricity Tolerance) Permukaan yang dimasudkannya harus terletak di antara dua silinder yang sesumbu dengan beda radius sebesar 0.1 mm.
6
E. Toleransi Kebenaran Bentuk Garis (Profile Tolerance of any Line) Pada tiap potongan yang sejajar dengan bidang proyeksi, bentuk profile yang dimaksud harus terletak di antara dua garis yang menyinggung lingkaran-lingkaran dengan diameter 0.4 mm dengan titik pusat yang terletak pada garis dengan bentuk geometri yang benar F. Tolransi Kebenaran Bentuk Permukaan (Profile Tolerance of any Surface) Permukaan yang dimaksud terletak di antara dua permukaaan yang menyinggung bola-bola dengan diameter 0.02 mm dengan titik pusat yang terletak pada permukaan yang mempunyai bentuk geometrik yang benar G. Toleransi Kesejajaran (parallelism Tolerance) Sumbu lubang di atas harus terketak di dalam silinder dengan diameter 0.03 mm yang sejajar dengan sumbu lubang di bawah (sumbu dasar) H. Toleransi Ketegaklurusan (Perpendicularity Tolerance) Sumbu silinder yang ditunjukan oleh kotak toleransi (silinder bagian atas) harus terletak pada silinder dengan diameter 0.06 mm yang tegak lurus terhadap bidang dasar A.
I. Toleransi kemiringan/kesudutan (Angularity Tolerance) Sumbu lubang harus terletak diantara dua garis sejajar berjarak 0.08 mm dan membuat sudut sebesar 80° dengan bidang dasar A. J. Toleransi Posisi (Positional Tolerance) Sumbu lubang harus terletak pada silinder dengan diameter 0.08 mm yang mempunyai sumbu dengan posisi yang benar. K. Toleransi Kesimetrikan dan Kesamaan Sumbu (Concentricity and Coaxiality Tolerance) Sumbu silinder yang ditunjukan oleh kotak toleransi (lingkaran luar) harus terletak pada lingkaran berdiameter 0.08 mm yang mempunyai sumbu berimpit dengan sumbu acuan AB.
7
L. Toleransi Kesimetrikan (Symmetry Tolerance) Bidang tengah alur harus terletak di antara dua bidang sejajar berjarak 0,08 mm dan simetrik terhadap bidang tengah elemen dasar A. M. Toleransi Kesalahan Putar (Run-Out Tolerance) Toleransi kesalahan putar adalah harga maksimum yang diiinkan bagi variasi/perubahan letak elemen yang dimaksud terhadap suatu titik tetap selama satu kalo putaran bagi elemen tersebut dari sumbu acuan. Kesalahan putar dalam arah radial tidak boleh lebih besar dari 0.1 mm, jika diukur pada setiap bidang ukur yang berupa bidang rata, selama satu kali putaran pada sumbu elemen A dan B.
8
D. Prinsip Matrial Maksimum (Maximum Material Principle)
Penambahan harga toleransi (ukuran, bentuk maupun posisi) dipandang dari segi pembuatan adalah sangat menguntungkan. Tetapi , bisa juga dipandang dari segi fungsional penambahan harga toleransi ini mungkin tidak diizinkan. Sebagai contoh penambahan toleransi posisi yang berkaitan dengan jarak antara dua sumbu lubang adalah:
Mungkin, bila lubang-lubang tersebut digunakan hanya untuk baut pengencang.
Tidak mungkin, jika lubang-lubang tersebut merupakan tempat kedudukan roda gigi atau pena bagi batang sistem kinematik yang teliti.
Oleh sebab itu, si perancanglah yang menentukan apakah penambahan toleransi ini diperbolehkan atau tidak. Jika hal ini diperbolehkan atau tidak. Jika hal ini diperbolehkan berarti dapat digunakan prinsip material maksimum dan pada gambar teknik dicantumkan simbol © pada toleransi yang dimaksud. Apabila toleransi bentuk dan posisi diberikan pada suatu elemen yang dihubungkan suatu elemen dasar/acuan yang juga memiliki toleransi ukuran, prinsip matrial maksimum dapat juga dipakai pada kedua-duanya. Jadi simbol © dapat dituliskan setelah:
Harga toleransi, misalnya:
Huruf elemen dasar, seperti:
Atau kedua-duanya, yaitu: Perlu diingat, jika prinsip matrial maksimum tidak dipakai (atau tidak boleh digunakan)
maka, selain kesalahan ukuran, kesalahan bentuk atau posisi haruslah diperiksa juga secara terpisah. Apabila prinsip matrial maksimum diterapkan, kesalahan ukuran, bentuk dan/ataupun posisi dapat diperiksa secara serentak dengan memakai alat ukur khusus yang dinamakan kaliber (gauge). a) Kelurusan Gambar 2.20a merupakan contoh pemakaian prinsip matrial maksimum bagi kelurusan suatu pasak. Menurut pernyataaan tersebut sumbu pasak harus tersetak dalam suatu daerah toleransi yang berbentuk silindris dengan diameter 0.01 mm. Dikarenakan ada simnol © maka berarti diameter 0.01 dapat diperbesar hingga 0.03 mm. Hal ini sesuai dengan penambahan sebesar 0.02 mm yang merupakan harga maksimum yang mungkin dapat ditambah.
9
b) Ketegaklurusan Pernyataan ini berarti bahwa sumbu pena harus terletak di silinder yang tegak lurus terhadap permukaan dasar (acuan) yang mempunyai diameter dengan harga di antara harga minimum 0.04 mm dan harga maksimum 0.06.
Jika ukuran pena jauh dari batas matrial maksimalnya, toleransi ketegaklurusan yang efekif dapat diperbesar. Inilah tujuan pemakaian simbol ©. c) Jarak antara titik pusat Gambar a memperlihatkan suatu contoh pemberian toleransi jarak antara dua titik pusat, dimana kedua komponen tersebut dijamin masih dapat dipasangkan meskipun dalam kondisi terjelek yaitu:
Komponen atas : jarak titik pusat dan diameter pena persis dalam kondisi maksimum
Komponen bawah : jarak titik pusat dan diameter lubang persis dalam kondisi minimum
Atau dapat pula sebagai kondisi berikut:
Komponen atas : jarak titik pusat dalam kondisi minimun dan diameter maksimum
Komponen bawah : jarak titik pusat dalam kondisi maksimum dan lubang minimum
10
Gambar b menunjukan kondisi ekstrim bagi komponen bawah, dam pemasangan dengan komponen atas masih mengkin dilakukan apabila dipenuhi dua jal berikut yaitu: 1. Jarak antara sisi luar ke dua pena komponen atas tidak melebihi 59,9 mm. 2. Jarak antara sisi dalam ke dua pena tersebut tidak kurang dari 40,1 mm. d) Posisi Gambar 2.2 menunjukan pernyataan toleransi bagi delapan buah lubangrelatif terhadap silinder dasar A. Perubahan posisi sumbu lubang dengan ssumbu kaliber pena pada saat tersebut adalah sebesar setengahnya harga toleransi posisi ditambah toleransi lubang yaitu sebesar ½ (0,2 + 0,3) = 0,25 mm. Karena perubahan posisi sumbu silinder dasar terhadap sumbu kaliber lubang adalah sebesar 0,025 mm maka total perubahan sumbu lubang dasar menjadi 0,25 + 0,025 = 0,275.
11
e) Kesamaan sumbu Penggunaan prinsip matrial maksimum untuk toleransi kesamaan sumbu, sembu kepala pena harus terletak di dalam silinder toleransi dengan sumbu yang berimpit dengan sumbu badan pena. Karena diamater kepala pena dan diameter badan penas dapat berharga lebih kecil daripada diameter silinder toleransi juga berubah. Harga terkercil adalah 0,05 mm dan harga terbesar adalah 0,165 mm dari pejumlahan semua harga toleransi yang berkaitan (0,05 + 0,10 + 0,015 = 0,165 mm).
