24
5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustaka Industri pemesinan dan perlengkapan manufaktur berperan penting dalam menunjang kegiatan proses produksi sebuah perusahaan untuk menghasilkan barang berkualitas. Untuk itu, industri ini diminta untuk terus berinovasi dan berkembang. Badan Pusat Statistik merilis laporan, pertumbuhan produksi industri manufaktur besar dan sedang sudah terjadi semenjak tahun 2014 dengan angka kenaikan 4,57%. Kenaikan tersebut terutama disebabkan naiknya produksi industri mesin dan perlengkapan manufaktur sebesar 12,05%, paling tinggi kenaikannya diantara industri-industri bidang yang lain. (http://kemenperin.go.id) Hal tersebut menjelaskan bahwa industri pemesinan merupakan penopang utama sektor manufaktur di Indonesia. PT. Mandiri Ghifa Nusantara yang bergerak di bidang industri pemesinan, yang salah satu kegiatannya adalah hole repair dengan menggunakan Portable Line Boring Machine. Portable Line Boring Machine adalah sebuah mesin portable yang digunakan untuk pengerjaan pembesaran lubang pada benda kerja atau material besar yang tidak memungkinkan untuk menggunakan mesin drilling biasa. Perkakas atau alat bantu berupa jig and fixture memberikan peranan penting dalam proses pengerjaan material atau benda kerja pada sektor manufaktur. Penepat dan pencekam (jig and fixture) merupakan salah satu alat atau “perkakas bantu” yang dipakai untuk mengarahkan, memposisikan, mendukung, melindungi dan memegang benda kerja agar bisa diproses oleh mesin perkakas dan mesin-mesin produksi lainnya termasuk pengelasan. (http://id.wikipedia.org)

TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustakaeprints.umm.ac.id/40771/3/jiptummpp-gdl-muhammadik-51129-3-babii.pdf · Perkakas atau alat bantu berupa jig and fixture memberikan peranan penting

  • Upload
    others

  • View
    4

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustakaeprints.umm.ac.id/40771/3/jiptummpp-gdl-muhammadik-51129-3-babii.pdf · Perkakas atau alat bantu berupa jig and fixture memberikan peranan penting

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan Pustaka

Industri pemesinan dan perlengkapan manufaktur berperan penting dalam

menunjang kegiatan proses produksi sebuah perusahaan untuk menghasilkan

barang berkualitas. Untuk itu, industri ini diminta untuk terus berinovasi dan

berkembang. Badan Pusat Statistik merilis laporan, pertumbuhan produksi industri

manufaktur besar dan sedang sudah terjadi semenjak tahun 2014 dengan angka

kenaikan 4,57%. Kenaikan tersebut terutama disebabkan naiknya produksi industri

mesin dan perlengkapan manufaktur sebesar 12,05%, paling tinggi kenaikannya

diantara industri-industri bidang yang lain. (http://kemenperin.go.id)

Hal tersebut menjelaskan bahwa industri pemesinan merupakan penopang

utama sektor manufaktur di Indonesia. PT. Mandiri Ghifa Nusantara yang bergerak

di bidang industri pemesinan, yang salah satu kegiatannya adalah hole repair

dengan menggunakan Portable Line Boring Machine. Portable Line Boring

Machine adalah sebuah mesin portable yang digunakan untuk pengerjaan

pembesaran lubang pada benda kerja atau material besar yang tidak memungkinkan

untuk menggunakan mesin drilling biasa.

Perkakas atau alat bantu berupa jig and fixture memberikan peranan penting

dalam proses pengerjaan material atau benda kerja pada sektor manufaktur. Penepat

dan pencekam (jig and fixture) merupakan salah satu alat atau “perkakas bantu”

yang dipakai untuk mengarahkan, memposisikan, mendukung, melindungi dan

memegang benda kerja agar bisa diproses oleh mesin perkakas dan mesin-mesin

produksi lainnya termasuk pengelasan. (http://id.wikipedia.org)

Page 2: TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustakaeprints.umm.ac.id/40771/3/jiptummpp-gdl-muhammadik-51129-3-babii.pdf · Perkakas atau alat bantu berupa jig and fixture memberikan peranan penting

6

2.2 Tinjauan Patent

E. P. Mooers “Boring Tool Fixture” United State.

Patent number: US1939786 A

Gambar 2.1 Boring Tool Fixture

(Sumber: http://www.google.com/patents/US1939786A)

Desain fixture ini sudah bagus, akan tetapi apabila diaplikasikan atau

digunakan pada proses portable line boring machine, khususnya untuk

bentuk benda kerja silindris seperti pipa kurang sesuai karena pencekaman

hanya dilakukan dari atas. Untuk melakukan proses centering juga akan

mengalami kesulitan karena tidak dilengkapi dengan penepatnya atau jig.

Kemudian bentuknya juga kurang sesuai dengan desain portable line boring

machine saat ini.

“Boring Jig Apparatus” United State.

Patent number: US4865496 A

Gambar 2.2 Boring Jig Apparatus

(Sumber: http://www.google.com/patents/US4865496A)

Page 3: TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustakaeprints.umm.ac.id/40771/3/jiptummpp-gdl-muhammadik-51129-3-babii.pdf · Perkakas atau alat bantu berupa jig and fixture memberikan peranan penting

7

Desain jig ini kurang sesuai digunakan dalam proses portable line

boring machine untuk pengerjaan material berbentuk silindris atau tabung.

Selain itu, proses pencekaman pada benda kerja atau material juga akan sulit

karena tidak dilengkapi pencekam atau fixture. Sehingga benda kerja akan

mudah goyah dan bergerak saat proses boring dilakukan. Benda kerja tidak

berada pada kondisi steady atau diam pada posisi tepatnya.

Pada desain jig and fixture portable line boring machine ini dipilih bentuk

locator yang sesuai untuk benda kerja silindris (pipa) yaitu bentuk prisma atau Ve

dengan pertimbangan komponen yang dibutuhkan tidak terlalu banyak, lebih

murah, solid, kuat dan sangat cocok untuk pencekaman benda kerja berbentuk

silindris. Selain itu, tuntutan pengoperasian (ergonomi dan elemen operasi mudah

dikenali), konstruksi (tidak berlebihan atau over design) dan keamanan (jauh dari

bahaya listrik dan kegagalan pencekaman) menjadi pertimbangan umum yang harus

diperhatikan dalam perancangan jig and fixture.

2.3 Dasar Teori

2.3.1 Pengertian jig and fixture

Istilah jig and fixture di industri mempunyai arti dan penggunaan

yang berbeda-beda. Dalam industri pengolahan logam, jig and fixture sering

dikelompokkan sebagai salah satu alat atau perkakas bantu produksi, sejajar

dengan mesin perkakas atau peralatan potong. Kata jig didefinisikan sebagai

piranti/alat khusus mengontrol dan mengarahkan alat potong dalam suatu

proses pembentukan benda kerja. Secara umum penggunaan jig adalah pada

pengarahan alat potong atau proses seperti, mengarahkan proses pelubangan

(drilling), peluasan (boring), pembuatan lubang teliti (reamer), pengarahan

busur las, pengelingan (riveting) atau dimana suatu proses pengarahan

dianggap penting.

Sedangkan fixture adalah alat yang berfungsi untuk memegang,

melokasikan benda kerja pada posisi tertentu dan menjamin agar benda

Page 4: TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustakaeprints.umm.ac.id/40771/3/jiptummpp-gdl-muhammadik-51129-3-babii.pdf · Perkakas atau alat bantu berupa jig and fixture memberikan peranan penting

8

kerja tetap pada posisinya. Secara umum alat penepat dan pencekam (jig and

fixture) terdiri dari 3 bagian: (Sumber: http://id.wikipedia.org)

Bagian peletak. Meletakkan benda kerja secara akurat terhadap bagian

pemandu dan pengatur mesin perkakas.

Bagian pemegang. Memegang benda kerja dengan aman selama proses

pengerjaan berlangsung.

Bagian pengatur dan pemandu alat/pahat. Memandu pahat menuju

lokasi yang diinginkan pada benda kerja.

2.3.2 Tujuan Penggunaan Jig and Fixture

Tujuan penggunaan jig and fixture dapat dikelompokkan dalam

beberapa aspek, antara lain:

1. Aspek teknis atau fungsi

a. Mendapatkan ketepatan ukuran.

b. Mendapatkan keseragaman ukuran.

2. Aspek ekonomi

a. Menurunkan ongkos produksi dengan pemakaian bukan operator ahli

atau terampil.

b. Memungkinkan pelaksanaan penyederhanaan tahapan pengerjaan dan

pemanfaatan tenaga kurang terampil.

c. Meningkatkan efisiensi penggunaan mesin.

d. Optimalisasi mesin yang kurang teliti.

e. Meningkatkan kinerja mesin.

f. Mengurangi waktu inspeksi dan alat ukur.

g. Mengurangi kesalahan pengerjaan.

h. Aspek sosial atau keamanan

i. Mengurangi resiko kecelakaan kerja.

Page 5: TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustakaeprints.umm.ac.id/40771/3/jiptummpp-gdl-muhammadik-51129-3-babii.pdf · Perkakas atau alat bantu berupa jig and fixture memberikan peranan penting

9

2.3.3 Manfaat dan Keuntungan Penggunaan Jig and Fixture

Manfaat yang dapat di peroleh dari penggunaan Jig and Fixture ini

adalah sebagai berikut :

1. Mempercepat setting potong dan benda kerja saat sebelum proses

permesinan.

2. Memungkinkan melaksanakan penyederhanaan beberapa tahapan

proses kerja dan pemanfaatan tenaga yang tidak terampil.

3. Menambah ketelitian karena benda kerja secara otomatis akan tepat

pada posisinya tanpa harus dilakukan penyetingan yang lama.

4. Meningkatkan efisiensi penggunaan mesin perkakas sehingga dapat

menurunkan biaya produksi.

5. Pengoprasian mesin dapat dilakukan oleh operator dengan skill yang

rendah namun dengan kwalitas yang hampir menyamai operator dengan

skill yang tinggi.

2.3.4 Komponen Jig and Fixture

Berdasarkan fungsinya, sebuah jig and fixture dapat terdiri dari

komponen- komponen antara lain:

1. Elemen penepat yang berfungsi secara ruang menempatkan posisi benda

kerja relatif terhadap mesin.

2. Elemen penumpu yang berfungsi melindungi benda kerja dari deformasi

bentuk akibat gaya cekam, gaya potong atau gaya berat benda kerja itu

sendiri, selain itu juga berfungsi untuk menghindari kekeliruan posisi

benda kerja.

3. Elemen pencekam yang berfungsi mengamankan ruang benda kerja

terhadap penggeseran ataupun perputaran serta menjamin benda kerja

selalu pada posisi yang diharapkan.

4. Elemen pengarah alat potong yang berfungsi mengarahkan pergerakan

alat potong dan menjamin letak (relatif terhadap benda kerja) alat potong

selalu pada posisi yang sama.

Page 6: TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustakaeprints.umm.ac.id/40771/3/jiptummpp-gdl-muhammadik-51129-3-babii.pdf · Perkakas atau alat bantu berupa jig and fixture memberikan peranan penting

10

5. Elemen penyetel alat potong berfungsi untuk memungkinkan penyetelan

posisi relatif jig and fixture terhadap alat potong.

6. Elemen operasi pencekam berfungsi untuk memungkinkan operator

mengoperasikan jig and fixture secara manual.

7. Rangka jig and fixture merupakan keseluruhan komponen pada jig and

fixture serta memungkinkan penempatan posisi dan pencekaman benda

kerja ke mesin.

8. Elemen pengikat berfungsi untuk menghubungkan dan mengikat jig and

fixture berikut komponen-komponen ke posisi yang diharapkan.

2.3.5 Macam – Macam Rangka Jig and Fixture

Rangka berfungsi sebagai pemersatu elemen- elemen pada posisi

masing- masing sehingga membentuk jig and fixture. Dengan adanya

rangka, maka jig and fixture secara keseluruhan dapat lebih mudah

dihubungkan dengan meja mesin atau dengan bantuannya benda kerja dapat

dikerjakan di atas meja mesin.

1. Rangka konstruksi baut.

a. Keuntungan

1) Komponen tunggal dapat dibuat dengan mudah pada mesin.

2) Ketepatan posisi (jarak, penyetelan posisi) dapat dilakukan setelah

proses pengikatan baut.

3) Elemen yang rusak dapat diganti.

b. Kerugian

1) Diperlukan banyak pengerjaan permukaan yang berfungsi sebagai

landasan benda kerja atau bidang datum bagi elemen lain.

2) Pada rangka yang besar akan lebih berat dibandingkan kontruksi

pengelasan.

3) Seluruh elemen yang akan diikat dengan baut harus dikerjakan dengan

ketelitian tinggi.

Page 7: TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustakaeprints.umm.ac.id/40771/3/jiptummpp-gdl-muhammadik-51129-3-babii.pdf · Perkakas atau alat bantu berupa jig and fixture memberikan peranan penting

11

2. Rangka konstruksi pengelasan.

a. Keuntungan

1) Sesuai untuk benda kerja yang sangat besar.

2) Penghematan bahan dengan kekuatan konstruksi yang memenuhi

syarat.

3) Mudah menyesuaiakan diri terhadap bentuk benda kerja, mesin dan

pengoprasiannya.

b. Kerugian

1) Kemungkinan timbul kembali dalam akibat proses pengerjaan

mekanik.

2) Penyusutan dan deformasi akibat tegangan.

3) Konstruktor harus mampu memperkirakan pembebanan yang akan

terjadi dan mengambil tindakan pengamanan yang baik akibat beban

bengkok, puntir dan deformasi statis.

3. Rangka konstrukasi Tuangan (cor)

a. Keuntungan

1) Besi tuang dapat meredam getaran lebih baik.

2) Pada pembuatan rangka dalam jumlah besar akan lebih ekonomis

dibandingkan dengan cara lain.

3) Dengan model yang tersedia, maka penggantian seluruh rangka akan

lebih murah dan cepat.

b. Kerugian

1) Tidak ekonomis untuk jumlah yang kecil.

2) Perubahan bentuk benda kerja, mesin dan pengoprasian membutuhkan

rangka tuang yang baru.

3) Waktu penyelesaian lebih lama.

Pada desain jig and fixture portable line boring machine ini, untuk main

body jig and fixture dipilih jenis rangka konstruksi tuangan (cor) dengan

pertimbangan bahwa besi tuang dapat meredam getaran akibat proses pemotongan

material lebih baik dibandingkan jenis rangka yang lain. Serta dengan tambahan

rangka kontruksi baut untuk penyambungan antar bagian-bagian dari main body dan

Page 8: TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustakaeprints.umm.ac.id/40771/3/jiptummpp-gdl-muhammadik-51129-3-babii.pdf · Perkakas atau alat bantu berupa jig and fixture memberikan peranan penting

12

juga bagian support body jig and fixture dengan pertimbangan ketepatan posisi

(jarak maupun penyetelan posisi) dapat dilakukan setelah proses pengikatan baut

dan elemen yang rusak mudah untuk dapat diganti.

2.4 Pemilihan Bahan

Bahan yang merupakan syarat utama sebelum melakukan pembuatan

komponen pada suatu mesin atau peralatan. Harus dipertimbangkan terlebih dahulu

pemilihan mesin atau peralatan lainnya. Selain itu pemilihan bahan juga harus

selalu sesuai dengan kemampuannya. Jenis-jenis bahan dan sifat-sifat bahan yang

akan digunakan, misalnya tahan terhadap keausan, korosi dan sebagainya.

Adapun hal-hal yang perlu perhatikan dalam pemilhan bahan untuk

komponen-komponen alat ini adalah:

1. Bahan yang digunakan sesuai dengan fungsinya

Dalam pemilihan bahan, bentuk, fungsi dan syarat dari bagian alat

bantu sangat perlu diperhatikan. Sebagai seorang engineer harus

mempunyai pengetahuan yang memadai tentang sifat mekanik, kimia,

termal untuk mesin seperti baja besi cor, logam bukan besi (non ferro) dan

sebagainya. Hal-hal tersebut berhubungan erat dengan sifat material yang

mempengaruhi keamanan dan ketahanan alat yang direncanakan.

2. Bahan mudah ditemukan

Yang dimaksud bahan mudah didapat adalah bagaimana usaha agar

bahan yang dipilih untuk membuat komponen yang direncanakan itu selain

memenuhi syarat juga harus mudah didapat dipasaran. Pada saat proses

pembuatan alat terkadang mempunyai kendala pada saat menemukan bahan

yang akan digunakan. Maka dari itu, bahan yang akan digunakan harus

mudah ditemukan di pasaran agar tidak menghambat pada saat proses

pembuatan.

3. Efisien dalam perencanaan dan pemakaian

Keuntungan-keuntungan yang diperoleh dari pemakaian suatu bahan

hendaknya lebih banyak dari kerugiannya. Sedapat mungkin alat yang

Page 9: TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustakaeprints.umm.ac.id/40771/3/jiptummpp-gdl-muhammadik-51129-3-babii.pdf · Perkakas atau alat bantu berupa jig and fixture memberikan peranan penting

13

dibuat sederhana, mudah dioperasikan, biaya perawatan dan perbaikan

relatif rendah tetapi memberikan hasil yang memuaskan.

4. Pertimbangan khusus

Dalam pemilihan bahan ini ada hal yang tidak boleh diabaikan

mengenai komponen-komponen yang menunjang pembuatan alat itu sendiri

komponen-komponen penyusunan alat tersebut terdiri dari dua jenis. Yaitu

komponen yang telah tersedia lebih menguntungkan untuk dibuat, maka

lebih baik dibuat sendiri. Apabila komponen tersebut sulit untuk dibuat,

maka lebih baik dibeli supaya dapat menghemat waktu pengerjaan.

Tujuan pemilihan bahan ini adalah untuk mengoptimalkan

penggunaan bahan. Faktor – faktor yang mempengaruhi dalam pemilihan

bahan adalah :

1. Sifat Mekanis Bahan

Sifat mekanis bahan adalah daya tahan dan kekuatan bahan terhadap

gaya yang diterima. Dalam suatu perencanaan perlu diketahui sifat mekanis

dari bahan, agar dalam menentukan bahan yang akan digunakan menjadi

lebih efektif dan efisien. Dengan mengetahui sifat mekanis bahan, maka

dapat diketahui bahwa bahan tersebut mampu menerima beban sesuai

dengan fungsi dari masing – masing komponen pada kontruksi yang akan

dibuat. Sifat mekanis bahan meliputi kekuatan tarik, tegangan geser,

modulus elastisitas dan tegangan puntir.

2. Sifat Fisis Bahan

Sifat fisis bahan adalah daya tahan dan kekuatan bahan yang

dipengaruhi oleh unsur – unsur pembentuk bahan tersebut. Sifat fisis bahan

perlu diketahui dalam pembuatan suatu mesin agar dapat menentukan bahan

yang cocok untuk digunakan. Sifat fisis bahan meliputi kekasaran, titik leleh

bahan dan ketahanan terhadap korosi.

3. Sifat Teknis

Kemudahan dalam proses pengerjaan bahan perlu diperhatikan

karena berhubungan dengan kelancaran produksi. Hal ini disebabkan karena

dalam perencanaan suatu mesin tentu ada komponen mesin yang harus

dikerjakan dengan menggunakan mesin. Dengan memperhatikan hal

Page 10: TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustakaeprints.umm.ac.id/40771/3/jiptummpp-gdl-muhammadik-51129-3-babii.pdf · Perkakas atau alat bantu berupa jig and fixture memberikan peranan penting

14

tersebut maka dapat diketahui apakah bahan itu dapat dikerjakan dengan

mesin atau tidak.

4. Mudah didapat di Pasaran

Bahan yang akan digunakan seharusnya dapat dengan mudah

didapat di pasaran. Sehingga memudahkan dalam memilih, mengganti atau

memperbaiki komponen yang rusak dan dapat diusahakan adanya alternatif

pengganti bila bahan tidak ada. Selain itu harga bahan yang akan digunakan

diusahakan semurah mungkin namun memiliki kekuatan sesuai dengan

perancangan.

2.4.1 Diagram Tegangan – Regangan

Dalam pembuatan komponen mesin, perlu sekali untuk mengetahui

bagaimana material itu akan berfungsi di dalam penggunaannya. Untuk itu

karakteristik atau sifat-sifat mekanis dari material harus dikenal. Sifat

mekanis dari material ini biasanya banyak dipergunakan dalam praktek dan

umumnya diketahui dari standartd percobaan tegangan tarik.

Gambar 2.3 Diagaram Tegangan Regangan *)

*)Sumber : http://wikipedia.image.com

1. Proporsional limit

Pada gambar diatas dari 0 sampai titik proporsional limit merupakan

garis lurus yang berarti tegangan berbanding lurus terhasap regangan.

Page 11: TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustakaeprints.umm.ac.id/40771/3/jiptummpp-gdl-muhammadik-51129-3-babii.pdf · Perkakas atau alat bantu berupa jig and fixture memberikan peranan penting

15

Hukum Hooke berlaku sampai proporsional limit yaitu batas dari tegangan

pada diagram tegangan- regangan mulai menyimpang pada garis lurus.

2. Elastic limit

Elastic limit terjadi jika setelah melalui titik proporsional limit beban

terus dinaikkan hingga mencapai titik elastic limit. Pada titik ini disebut

elastic limit yang berarti bahwa bertambahnya tegangan yang terjadi pada

material tanpa menimbulkan deformasi plastis atau permanen.

3. Yield stress

Jika beban tarik pada material terus dinaikkan di luar titik elastic

limit, maka deformasi plastis akan terjadi. Dalam hal ini apabila beban

ditiadakan, maka material tidak dapat kembali pada bentuk dan ukuran

seperti semula.

4. Ultimate stress

Pada titik ultimate harga tegangannya merupakan harga maksimum

yang dapat tercapai oleh material dan disebut sebagai ultimate stress.

5.Fracture

Setelah benda uji mencapai ultimate stress, maka akan terjadi

pengecilan penampang (necking). Dalam hal ini untuk mematahkan benda

uji patah pada titik fracture.

2.4.2 Rumus Perhitungan

Dalam perancangan jig and fixture digunakan beberapa rumus

perhitungan.

1. Perhitungan Massa

Dalam Wikipedia, massa benda diperoleh dengan cara menghitung

perkalian antara massa jenis benda dan volume benda, secara matematis

dirumuskan (http//wikipedia.com):

Page 12: TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustakaeprints.umm.ac.id/40771/3/jiptummpp-gdl-muhammadik-51129-3-babii.pdf · Perkakas atau alat bantu berupa jig and fixture memberikan peranan penting

16

ρ=𝑚

𝑉 (2-1)

dengan m = Massa benda (kg)

V = Volume benda (mm²)

ρ = Massa jenis benda (kg/mm³)

2. Gaya Potong

Gaya potong adalah besarnya gaya yang dibutuhkan cutting tool untuk

dapat memotong benda kerja. Gaya potong ini menjadi acuan desain dalam

menentukan kekuatan material yang dirancang. (Westerman Table. Hal: 96)

𝐹 = 𝑎 × 𝑠 × 𝑘𝑐 (2-2)

dengan F = Gaya potong (N)

a = Depth of cut (N/mm)

s = Feedrate (mm/rev)

𝑘𝑐 = Konstanta gaya spesifik material (kg/mm2)

3. Perhitungan Sudut V-block

Sudut dari bentukan pencekam (bentuk prisma atau Ve) V-block dapat

ditentukan melalui persamaan berikut: (Herman W. Pollack: 1977)

E = csc 𝛽 (D−d

4) (2-3)

𝛼 = 2. 𝛽 (2-4)

dengan 𝐸 = Variasi dari titik tengah benda kerja (mm)

D = Maksimum diameter benda kerja (mm)

d = Minimum diameter benda kerja (mm)

𝛼 = Sudut bentukan V-block (°)

4. Tegangan Geser Izin

Tegangan geser izin suatu material atau bahan dapat diketahui dengan

rumus: (Sularso, 1983:8):

τa = σB

Sf1 . Sf2 (2-5)

Page 13: TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustakaeprints.umm.ac.id/40771/3/jiptummpp-gdl-muhammadik-51129-3-babii.pdf · Perkakas atau alat bantu berupa jig and fixture memberikan peranan penting

17

dengan τa = Tegangan geser izin (kg/mm2)

σB = Kekuatan tarik (kg/mm2)

Sf1 = Safety factor 1

Sf2 = Safety factor 2

5. Torsi

Perhitungan torsi atau momen puntir yang terjadi pada suatu material

(khususnya poros) ada berbagai macam persamaan yaitu:

T = F x r (2-6)

(Sumber: online)

𝑇 =𝜏 . 𝐼

𝐶 (2-7)

(Sumber: Ach. Muhib Zainuri, 2008: 167)

Mw = 71620P

n (2-8)

(Sumber: Umar Sukrisno, 1983: 89)

Dimana:

P = Daya (HP)

𝑛 = Putaran mesin (rpm)

𝑇 = Torsi (N.m)

𝐼 = Momen inersia polar (mm4)

𝐹 = Gaya (N)

𝑟 = panjang lengan putar (mm)

𝐶 = jari-jari penampang lingkaran (mm)

𝜏 = tegangan geser (kg/mm2)

𝑛 = putaran poros (put/menit)

Mw = Momen puntir (kg.mm)

6. Perhitungan Diameter Poros

Page 14: TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustakaeprints.umm.ac.id/40771/3/jiptummpp-gdl-muhammadik-51129-3-babii.pdf · Perkakas atau alat bantu berupa jig and fixture memberikan peranan penting

18

Perhitungan poros yang digunakan pada perancangan jig and fixture

portable line boring machine ini menggunakan persamaan: (Sularso dan

Suga: 1991)

ds = [5,1

τa √(Km . M)2 + (Kt . T)2]

1

3 (2-9)

Dimana:

ds = Diameter poros yang digunakan pada perancangan jig and

fixture (mm)

τa = Tegangan geser poros yang diizinkan pada perancangan

(kg/mm2)

Km = Faktor koreksi untuk momen bending pada poros yang

digunakan pada perancangan jig and fixture yang mengalami

tumbukan ringan adalah 2

M = Momen bending yang terjadi pada poros yang digunakan

pada perancangan jig and fixture (kg.mm)

Kt = Faktor koreksi untuk momen puntir pada poros yang

digunakan pada perancangan jig and fixture yang dikenai

beban sedikit kejutan adalah 1,5

T = Momen puntir yang terjadi pada poros yang terdapat pada

perancangan jig and fixture (kg.mm)

d = √16 . T

π . 𝜏𝑎

𝟑 (2-10)

(Sumber: Ach. Muhib Zainuri, 2008: 168)

Dimana :

d = Diameter poros (mm)

τa = Tegangan geser poros yang diizinkan (kg/mm2)

T = Momen puntir yang terjadi pada poros (kg.mm)

2.4.3 Bahan Ulir

Page 15: TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustakaeprints.umm.ac.id/40771/3/jiptummpp-gdl-muhammadik-51129-3-babii.pdf · Perkakas atau alat bantu berupa jig and fixture memberikan peranan penting

19

Penggolongan ulir menurut kekuatannya distandartkan dalam JIS

seperti diperlihatkan dalam tabel 2.1. Arti dari bilangan kekuatan untuk baut

dalam tabel tersebut adalah sebagai berikut:

Angka disebalah kiri tanda titik adalah 1/10 harga minimum

kekuatan tarik σB (kg/mm²), dan disebelah kanan titik adalah 1/10 (σγ/ σB).

Untuk mur, bilangan yang bersangkutan menyatakan 1/10 tegangan beban

jaminan.

Tabel 2.1 Bilangan Kekuatan Baut/Sekrup Mesin dan Mur*)

*)Sumber: JIS B 0205

2.4.4 Macam-Macam Ulir

Di dalam jurusan teknik mesin dikenal beberapa macam ulir di

antaranya adalah :

1. Ulir Metris

Satuan dinyatakan dalam milimeter, sudut ulirnya 60° dan s (kisar)

juga dinyatakan dalam milimeter.

Gambar 2.4 : Ulir Metris*)

*)Sumber: Umar Sukrisno, 1983: 9

2. Ulir Uni

Page 16: TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustakaeprints.umm.ac.id/40771/3/jiptummpp-gdl-muhammadik-51129-3-babii.pdf · Perkakas atau alat bantu berupa jig and fixture memberikan peranan penting

20

Ulir ini mempunyai sudut 60°. Diameter luar (D) dinyatakan dalam

inchi. Untuk ulir halus digunakan UNF, contohnya 1”- 12 UNF artinya

diameter luar (D) = 1”, angka 12 adalah kisar tiao inchi.

Gambar 2.5 : Ulir Uni*)

*)Sumber: Umar Sukrisno, 1983: 9

3. Ulir Withwort

Ulir ini mempunyai sudut 55° dan termasuk ulir kasar.

Gambar 2.6 : Ulir Whitwort*)

*)Sumber: Umar Sukrisno, 1983: 9

4. Ulir Persegi Tunggal

Macam ulir ini biasanya dipakai untuk sambungan- sambungan yang

bergerak seperti dongkrak dan mesin- mesin produksi. Selain yang tunggal

ada pula yang ganda 2, ganda 3 dan seterusnya.

Page 17: TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustakaeprints.umm.ac.id/40771/3/jiptummpp-gdl-muhammadik-51129-3-babii.pdf · Perkakas atau alat bantu berupa jig and fixture memberikan peranan penting

21

Gambar 2.7 : Ulir Persegi Tunggal*)

*)Sumber: Umar Sukrisno, 1983: 9

5. Ulir Trapesium

Ulir trapesium banyak dipakai untuk sambungan- sambungan yang

bergerak seperti halnya pada ulir pesegi sudut ulirnya adalah 30°. DI

samping tunggal ada pula yang ganda 2, ganda 3 dan seterusnya.

Gambar 2.8 : Ulir Trapesium*)

*)Sumber: Umar Sukrisno, 1983: 9

Ulir yang dipakai pada alat- alat permesinan harus diperhitungkan

kekuatan dan kemampuannya menahan suatu benda. Beban yang bekerja

padanya dapat dibagi menjadi dua macam yaitu:

1. Pembebanan Memanjang

Pembebanan memanjang mengakibatkan tegangan tarik.

Disebabkan oleh pemasangan baut dengan kunci, maka pada batang baut

terjadi gaya memanjang sebesar F. Ini berarti pada baut terjadi pembebanan

memanjang. Tempat terlemah yang terdapat pada baut adalah pada

penampang intinya. (Umar Sukrisno, 1983: 9):

Page 18: TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustakaeprints.umm.ac.id/40771/3/jiptummpp-gdl-muhammadik-51129-3-babii.pdf · Perkakas atau alat bantu berupa jig and fixture memberikan peranan penting

22

Gambar 2.9 : Pembebanan Ulir*)

*)Sumber: Umar Sukrisno, 1983 : 11

Untuk mencari pembebanan memanjang menggunakan rumus

(Umar Sukrisno, 1983: 9):

F= A. �̅�𝑡 (2-11)

Untuk mencari luas permukaan (A) yang mengalami pembebanan

memanjang menggunakan rumus:

A = 𝜋

4x D² (2-12)

Dengan D² = Diameter inti (cm²)

2. Pembebanan Melintang

Pembebanan melintang terjadi apabila kita menyambung dua buah

plat atau lebih dengan menggunakan baut, sedangkan pada plat terjadi gaya

tarik kesamping. Bagian baut yang menerima tarikan yang paling besar

adalah di tempat dimana kedua plat terjadi berimpitan. Maka gaya F yang

bekerja pada bagian baut tadi didasarkan atas pergeseran.

Page 19: TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustakaeprints.umm.ac.id/40771/3/jiptummpp-gdl-muhammadik-51129-3-babii.pdf · Perkakas atau alat bantu berupa jig and fixture memberikan peranan penting

23

Gambar 2.10 Baut yang Terkena Pembebanan Melintang*)

*)Sumber: Umar Sukrisno, 1983: 14

Untuk mencari pembebanan melintang menggunakan rumus (Umar

Sukrisno, 1983: 14) :

F = n.A.τd (2-13)

Dengan F = Pembebanan (kg)

A = Luas penampang (mm²)

τd = Tegangan geser (kg/cm²)

τd = 0,8 x σt

2.4.5 Sambungan Baut dan Mur

Mur dan Baut merupakan komponen pengikat yang sangat penting

dalam suatu rangkaian alat atau mesin. Untuk mencegah kecelakaan dan

kerusakan pada mesin atau alat, pemilihan mur dan baut sebagai pengikat

harus dilakukan secara teliti untuk mendapatkan ukuran yang sesuai dengan

beban yang diterimanya. Penyambungan menggunakan baut atau mur

sangat mudah untuk proses maintenance pada saat pelapasan atau

pemsangannya kembali, metode sambungan ini sering pakai pada kontruksi

jembatan.

Page 20: TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustakaeprints.umm.ac.id/40771/3/jiptummpp-gdl-muhammadik-51129-3-babii.pdf · Perkakas atau alat bantu berupa jig and fixture memberikan peranan penting

24

Gambar 2.11 Type of screwed joint *)

*) Sumber : Khurmi, RS. Hal : 383

a) Through bolt

Pada jenis sambungan seperti gambar 2.11 (a) paling cepat proses

pembuatanya karena kedua part di bor tembus langsung, namun harus

menambahkan pengunci mur diujung satunya, jenis ini mudah dalam

pelepasannya tinggal memutar salah satu pengunci mur atau kepala baut,

b) Tap bolt

Pada jenis ini sambungan seperti gambar 2.11 (b) bagian salah satu

part dibor kemudian ditap yang difungsikan sebagai pengganti mur, dan

pada part satunya hanya di bor saja lebih besar dari diameter luar baut. Pada

jenis ini tidak membutuhkan sebuah mur dan sering ditemui pada mesin

perkakas namun cukup lama proses pembuatanya dibanding through bolt.

c) Stud bolt

Pada jenis ini seperti gambar 2.11 (c) kedua part yang akan di

sambung dibor kemudian di tap, jenis ini tidak memerlukan baut dan

pembuatanya relative lama.

Gambar 2.12 Type of Cap Screws *) *) Sumber : Khurmi, RS, Hal : 384

Page 21: TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustakaeprints.umm.ac.id/40771/3/jiptummpp-gdl-muhammadik-51129-3-babii.pdf · Perkakas atau alat bantu berupa jig and fixture memberikan peranan penting

25

Gambar 2.13 Type of Set Screws *)

*) Sumber : Khurmi, RS, Hal : 384

Baut dan mur yang standar ada di pasaran menggunakan material

yang dibagi berdasarkan kelas kekuatanya mulai dari yang mempunyai

kekuatan rendah dan kecil untuk penyambungan komponen elektrik yang

relative kecil sampai yang terbesar biasa digunakan untuk penyambungan

yang menahan beban besar seperti jembatan, mesin pengangkat dan lain-

lain.

Tabel 2.2 Mechanical Properties of grade bolt or nut *)

*)www.fullermetric.com/technical/information/tech_mechanical _properties.aspx

2.4.6 Suaian

Suaian adalah pasangan lubang dan poros atau sebaliknya, baik poros

dan lubang mempunyai diameter nominal sama toleransi khusus tertentu

kemudian selisih dari toleransi tersebut adalah suaian. Suaian dibagi

menjadi 3 yaitu:

1. Suaian Longgar

2. Suaian Transisi

3. Suaian Sesak

Tabel 2.3 Suaian basis Lubang *)

Properties Grade

5.6

Grade

6.8

Grade

8.8

Grade

10.9

Grade

12.9

Tensile stress (𝑵/𝒎𝒎𝟐) 500 600 800 1000 1200

Yield stress (𝑵/𝒎𝒎𝟐) 380 440 640 900 1080

Page 22: TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustakaeprints.umm.ac.id/40771/3/jiptummpp-gdl-muhammadik-51129-3-babii.pdf · Perkakas atau alat bantu berupa jig and fixture memberikan peranan penting

26

Suaian

H8 H7

Keterangan

Contoh Penggunaan Poros

Longgar

d9

Longgar besar Bantalan luncur untuk selisih temperatur yang besar, bantalan tuas

e8 Longgar masih terasa

h9

Dapat digeser dengan ringan

Kopling geser, ring jarak

f7 Longgar sekali Poros engkol, Torak, Katup

g8

Longgar tidak terasa Bantalan luncur pada mesin perkakas

h7

h6

Jika dilumasi masih dapat digeser

Rangkaian pada kepala lepas

Transisi

js6

Dengan tangan disertai tekanan kecil masih dapat digeser

Bantalan glinding, pasal posisi

k6

Dengan hammer tangan disertai sedikit tekanan bagian suaian dipasang

Handwheel, kopling, puli sabuk, bantalan glinding

n6

Dengan hammer tangan bagian suaian dipasang

Pemindah momen puntir dengan pengaman

Sesak p6

Bagian suaian dipasang dengan pengepresan atau pemanasan

Pemindahan momen puntir ringan tanpa pengaman

*) Sumber: Sato, Takhesi. Hal: 130

Tabel 2.4 Suaian basis Poros *)

Page 23: TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustakaeprints.umm.ac.id/40771/3/jiptummpp-gdl-muhammadik-51129-3-babii.pdf · Perkakas atau alat bantu berupa jig and fixture memberikan peranan penting

27

Suaian

h9 h6 Keterangan

Contoh penggunaan

Lubang

Longgar

H11 Longgar besar Lubang baut

D10 Longgar sangat besar

Bantalan luncur untuk mesin pertanian

E9 Longgar besar Silinder untuk torak

F8 Longgar terasa Bantalan luncur (bushing)

G7 Longgar tidak terasa Pandu presisi

H9 Masih dapat digeser dengan tangan

Pasak pada roda

H7 Kopling geser

Transisi

JS9 Masih dapat digeser dengan tangan disertai sedikit tekanan

Pasak pada roda

JS7

Bagian yang sering dipasang dan dilepas: handwhell, roda gigi ganti, puli sabuk

K7

Dengan hammer tangan disertai sedikit tekanan

Handwhell, kopling puli sabuk

N7

Suaian dipasang dengan press tangan

Pasak silindris

P9

Suaian dipasang

dengan press tangan

Pasak pada poros

Sesak

P7

Bagian suaian

dipasang dengan

pengepressan atau

pemanasan

Pemindahan momen puntir

ringan tanpa pengaman

*) Sumber: Sato, Takhesi. Hal: 130

Gambar 2.14 Suaian (Khurmi, RS. Hal: 65)

Page 24: TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustakaeprints.umm.ac.id/40771/3/jiptummpp-gdl-muhammadik-51129-3-babii.pdf · Perkakas atau alat bantu berupa jig and fixture memberikan peranan penting

28

Pada desain jig and fixture portable line boring machine ini, untuk poros

penggerak pencekam jig and fixture dipilih jenis ulir trapesium dengan

pertimbangan bahwa ulir trapesium merupakan salah satu bentuk ulir daya yang

biasa digunakan pada alat bantu cekam, sedangkan bahan poros yang digunakan

adalah tipe S50C dengan pertimbangan bahwa sifat mekanis, fisis dan teknis dari

bahan tersebut yang kuat serta mudah ditemukan di pasaran. Kemudian, poros

penggerak table untuk dudukan jig and fixture digunakan bahan yang sama seperti

poros penggerak cekam hanya saja digunakan ulir metris dengan pertimbangan

lebih mudah/sederhana dalam pembuatannya dan juga pada table menggunakan

poros bantu untuk rel dengan poros tanpa ulir, sehingga beban yang ditimbulkan

tidak terpusat pada satu poros saja.

Pemilihan bahan pada desain untuk poros penggerak saddle jig and fixture

digunakan bahan baja untuk poros tipe S45C dengan pertimbangan sifat bahan yang

cukup kuat dan mudah ditemukan di pasaran. Sedangkan untuk sambungan baut

dipilih baut tipe ISO dengan Grade 8.8 dengan pertimbangan mudah untuk didapat

di pasaran. Kemudian, untuk suaian basis poros dipilih suaian transisi dengan kode

N6 dengan pertimbangan komponen jig and fixture supaya dapat dilepas-pasang,

sedangkan suaian basis lubang dipilih juga suaian transisi dengan kode P9 atau K7.