ta panji teknikmesin
Post on 26-Jan-2016
111 Views
Preview:
TRANSCRIPT
i
LAPORAN AKHIR RME 650
DESAIN TOOL HOLDER MESIN SEKRAP
oleh
Panji Agus Setyono
NIM 0731210014
DOSEN PEMBIMBING
Purwoko, ST., MT.
NIP 19620206 198503 1 007
KONSENTRASI PRODUKSI JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MALANG MALANG 2010
ii
HALAMAN PENGESAHAN BRO!!!!
iii
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur penyusun panjatkan kepada Allah S.W.T atas segala rahmat
dan karunia-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan akhir dengan judul
Desain Tool Holder Nesin Skrap
Laporan Akhir ini disusun guna memenuhi ketentuan kurikulum Jurusan Teknik
Mesin Politeknik Negeri Malang serta sebagai sarana peningkatan kemampuan
penyusun dalam mengaplikasikan mata kuliah yang telah didapatkan di perkuliahan.
Dalam proses penyusunan tugas akhir ini, penyusun banyak mendapatkan
bantuan dan dukungan dari berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak
langsung. Oleh karena itu, penyusun mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya
kepada:
1. Kedua Orang Tua tercinta beserta segenap keluarga yang selalu memberikan
dukungan dan do’a demi keberhasilan penyusun.
2. Bapak Imam Mashudi, B.Eng.(Hons), M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin,
Politeknik Negeri Malang.
3. Bapak Purwoko, ST,. MT selaku dosen pembimbing yang telah dengan sabar
memberikan nasehat dan bimbingannya.
4. Bapak Agus Harjito,S.T., M.T., selaku ketua panitia ujian laporan akhir Jurusan
Teknik Mesin Politeknik Negeri Malang.
5. Bapak Nur Mohammad Arifin, ST. atas segala bantuan dan dukungannya.
6. Johan Aditya Nanda Rahardi selaku rekan kelompok dalam penyusunan tugas
akhir dan seluruh teman-teman tingkat 3 Jurusan Teknik Mesin Polteknik Negeri
Malang yang telah memberikan motifasi dengan sepenuhnya.
“ Tiada gading yang tak retak “, penyusun sangat menyadari bahwa laporan
akhir ini masih banyak kekurangannya. Oleh karena itu, penyusun sangat mengharapkan
kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesmpurnaan laporan ini.
Harapan penyusun semoga laporan ini dapat memberika manfaat bagi semua
pihak dan juga bagi peningkatan ilmu pengetahuan di Jurusan Teknik Mesin Politeknik
Negeri Malang.
Malang, Juni 2010
Penyusun
iv
DESAIN TOOL HOLDER MESIN SEKRAP
Nama Mahasiswa : Panji Agus Setyono Pembimbing : Purwoko, ST., M.T.
ABSTRAK
Optimasi penggunaan mesin sekrap sangat penting agar mendapatkan hasil yang presisi, sehingga untuk itu diperlukan desain ulang tool holder mesin sekrap yang tepat agar proses belajar mahasiswa D3 Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Malang dalam mata kuliah praktek produksi dapat lebih baik. Dari desain tersebut, dapat diketahui beberapa data dan perhitungan, sehingga diperoleh desain tool holder mesin sekrap yang efektif dan sesuai fungsinya. Kata kunci: desain, tool holder, mesin sekrap
v
The Design of Tool Holder of Shaping Machine
By : Panji Agus Setyono Supervisors : Purwoko, ST., M.T.
Abstract
Optimization in using shaping machine very important to obtain precise results, so it is necessary to redesign the tool holder of shaping machine the right to help students D3 Mechanical Engineering Department of Polytechnic of Malang in learning process of production practices can be better. From these designs, it was known some of the data and calculations, in order to obtain design tool holder of shaping machine an effective with a proper functions. Key words: tool holder, shaping machine
vi
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i
HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................... ii
KATA PENGANTAR ..................................................................................... iii
ABSTRAK ...................................................................................................... v
DAFTAR ISI ................................................................................................... vii
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... x
DAFTAR TABEL ........................................................................................... xi
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ........................................................................................ 1
1.2 Rumusan Masalah .................................................................................. 2
1.3 Tujuan Penyusunan ................................................................................ 2
1.3.1 Tujuan Umum. .............................................................................. 2
1.3.2 Tujuan Khusus.............................................................................. 2
1.4 Batasan Masalah .................................................................................... 2
1.5 Manfaat ................................................................................................... 3
BAB II DASAR TEORI
2.1 Prinsip Kerja Mesin Sekrap (Shaping Machine) ...................................... 4
2.2 Jenis Mesin Sekrap ................................................................................. 4
2.3 Bagian-bagian Utama Mesin Sekrap ...................................................... 4
2.4 Cara Mengoperasikan Mesin Sekrap ...................................................... 5
2.4.1 Mengatur Langkah ........................................................................ 5
2.4.2 Mengeklem Benda Kerja .............................................................. 5
2.4.3 Pencekam Pahat Potong .............................................................. 5
2.4.4 Perhitungan Mesin Sekrap ........................................................... 6
2.5 Diagram Tegangan - Regangan .............................................................. 7
vii
2.6 Poros Ulir ................................................................................................ 8
2.6.1 Macam – Macam Ulir .................................................................... 8
2.6.2 Perhitungan Pada Ulir .................................................................. 12
2.7 Macam – Macam Pegas ......................................................................... 14
2.8 Faktor Keamanan .................................................................................... 14
2.9 Waktu Pemesinan ................................................................................... 15
2.9.1 Mesin Frais (Milling Machine) ....................................................... 16
2.9.2 Mesin Bubut (Turning Machine) ................................................... 16
2.9.3 Mesin Bor (Drilling Machine) ........................................................ 17
2.9.4 Mesin Gerinda Datar .................................................................... 18
2.9.5 Mesin Sekrap................................................................................ 19
2.9.6 Kerja Bangku ................................................................................ 19
2.10 Perhitungan Biaya ................................................................................. 19
2.11 BEP (Break Event Point) ....................................................................... 20
2.11.1 Analisis BEP dengan persamaan ................................................. 20
2.11.2 Analisis BEP dengan menggunakan grafik .................................. 21
BAB III DESAIN ALAT
3.1 Kerangka Kerja Proses Desain Alat ........................................................ 22
3.2 Pembuatan Sket ...................................................................................... 23
3.3 Pemilihan Bahan ..................................................................................... 24
3.4 Perhitungan Gaya dan Tegangan yang Terjadi ...................................... 24
3.4.1 Perhitungan pada baut pengikat pahat ....................................... 24
3.4.2 Tegannganyang terjadi pada poros penghubung ....................... 33
3.5 Perhitungan Baut dan Mur ...................................................................... 34
3.5.1 Perhitungan Baut Tuas ............................................................... 34
3.5.2 Perhitungan Baut dan Mur Poros Holder .................................... 34
3.5.3 Perhitungan Baut Poros Penghantar .......................................... 35
3.5.4 Perhitungan Baut dan Mur Sepatu ............................................. 36
viii
3.5.5 Perhitungan Baut Pegas ............................................................. 36
3.6 Perhitungan Biaya .................................................................................. 37
3.6.1 Biaya Bahan Baku ........................................................................ 37
3.6.2 Biaya Komponen Standart ........................................................... 37
3.6.3 Biaya Pemesinan ......................................................................... 38
3.6.4 Biaya Perakitan ........................................................................... 39
3.6.5 Biaya Desain ............................................................................... 39
3.6.6 Biaya Transportasi ....................................................................... 39
3.6.7 Perhitungan Total Biaya Desain Pembuatan ............................... 39
3.6.8 Perhitungan Harga Jual Alat ........................................................ 40
3.6.9 Perhitungan BEP ......................................................................... 41
BAB IV PENUTUP
4.1 Kesimpulan ............................................................................................. 43
4.2 Saran ...................................................................................................... 50
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1 Diagram tegangan – regangan ............................................................. 7 2.2 Ulir metris ............................................................................................... 8 2.3 Ulir uni .................................................................................................... 9 2.4 Ulir whitworth .......................................................................................... 9 2.5 Ulir gas whitworth ................................................................................... 9 2.6 Ulir persegi tunggal ................................................................................ 10 2.7 Ulir trapesium ......................................................................................... 10 2.8 Pembebanan memanjang ...................................................................... 11
2.9 Pembebanan melintang ......................................................................... 12 2.10 Macam-macam Pegas ........................................................................... 14 2.11 Analisis BEP dengan menggunakan grafik ............................................ 21
3.1 Tool Holder ............................................................................................. 23
3.2 Sepatu penggerak .................................................................................. 24
4.1 Tool Holder Mesin Sekrap ...................................................................... 43
4.2 Sepatu Tool Holder Mesin Sekrap ......................................................... 44
x
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
2.1 Faktor Keamanan ..................................................................................... 15
3.1 Kekuatan tarik baja karbon kontruksi mesin ............................................ 29
3.2 Unsur nimia baja carbón kontruksi mesin ................................................ 29
3.4 Biaya bahan baku .................................................................................... 37
3.5 Biaya componen satandart ...................................................................... 38
3.6 Waktu pemesinan .................................................................................... 38
3.7 Biaya pemesinan ...................................................................................... 38
3.8 Total biaya desain dan pembuatan .......................................................... 40
4.1 Biaya desain dan pembuatan ................................................................... 45
1
BAB I
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Dalam masa perdagangan bebas seperti saat ini, desain mesin mulai
modern dengan fungsi dan kegunaan yang lebih sempurna cepat dan efisien
seperti contohnya mesin CNC dengan memasukkan (G code) sesuai dengan
yang model benda yang diinginkan maka benda tersebut akan di eksekusi secara
otomatis oleh mesin tersebut. Dulu model mesin sangatlah sederhana dengan
kapasitas penggunaan yang sangat sederhana juga, namun dengan model
mesin yang sangat sederhana manusia dapat menghasilkan produk-produk baru
namun membutuhan waktu yang sangatlah lama karena keterbatasan kapasitas
mesin. Namun banyak pula mesin-mesin yang tidak sesuai dengan fungsi
aslinya, seperti yang terjadi pada mesin Skrap yang ada di bengkel Produksi
Politeknik Negeri Malang yang umur mesin tersebut sudah sangat tua sehingga
ada beberapa komponen yang di kurangi karena telah mengalami kerusakan
tanpa dilakukan perbaikan sama sekali, sehingga fungsi seperti pada bagian Tool
Holder seharusnya pada waktu mesin posisi bergerak mundur Tool Holder
tersebut harus naik untuk menghindari benturan pahat dari benda kerja, begitu
juga sebaliknya pada saat posisi mesin bergerak maju maka Tool Holder turun
untuk mengeksekusi benda kerja. Namun selama ini fungsi tersebut tidak bisa
otomatis naik turun dan hanya posisi tetap turun sehingga pada saat mesin
bergerak mundur terjadi benturan benda kerja dengan pahat sehingga hasil
pekerjaan kurang maksimal, efektif dan sesuai fungsinya.
Kondisi Awal Tool Holder Mesin Sekrap yang terdapa pada bengkel
produksi Politeknik Negeri Malang adalah sebagai berikut:
2
Gambar 1.1 Kondisi awal Tool Holder Mesin Sekrap
Dengan munculnya kondisi yang ada pada bengkel produksi seperti itu
maka munculah ide untuk memodifikasi Tool Holder Mesin Sekrap tersebut agar
sesuai fungsi awalnya agar hasil pekerjaan dari mesin tersebut bisa sempurna
sesuai yang diinginkan.
1.2 Rumusan Masalah Agar mahasiwa dapat menggunakan kinerja Mesin Sekrap dengan hasil
yang maximal dan sempurna sesuai yang diinginkan dengan keselamatan kerja
yang terjaga.
Setelah mempelajari permasalahan-permasalahan yang ada, maka dapat
diambil suatu rumusan masalah sebagai berikut:
1. Bagaimana desain Tool Holder Mesin Sekrap yang efektif, dan sesuai
fungsinya?
2. Bagaimana menghitung biaya permesinan dan pembuatan?
1.3 Tujuan Penyusunan 1.3.1 Tujuan Umum
Tujuan umum dalam penyusunan laporan akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Memenuhi syarat kelulusan program studi DIII Jurusan Teknik Mesin
Politeknik Negeri Malang.
2. Mengaplikasikan teori dan praktek yang didapat dari kegiatan
perkuliahan sebelumnya dalam perancangan Tool Holder Mesin
Sekrap
3
1.3.2 Tujuan Khusus Tujuan khusus dalam penyusunan laporan akhir ini adalah sebagai
berikut:
1. Membuat desain Tool Holder Mesin Sekrap, yang dapat menghasilkan
kinerja mesin yang efektif, dan sesuai fungsinya.
2. Menghitung biaya pemesinan dan pembuatan Tool Holder Mesin
Sekrap.
1.4 Batasan Masalah Dari permasalahan yang muncul dalam penyusunan laporan akhir ini,
sehingga perlu dibatasi agar penyusunannya tidak menyimpang dari tujuan maka
dari itu penyusunan membatasi permasalahan sebagai berikut:
1. Mendesain Tool Holder Mesin Sekrap, ynag dapat menghasilkan
kinerja mesin yang efektif, dan sesuai fungsinya.
2. Perhitungan biaya pemesinan dan pembuatan Tool Holder Mesin
Sekrap. 1.5 Manfaat
Manfaat yang ingin diperoleh dalam perancangan Tool Holder Mesin
Sekrap ini adalah untuk melengkapi fungsi Tool Holder tersebut saat melakukan
peruses pengerjaan yang ada pada Bengkel Produksi Jurusan Teknik Mesin
Politeknik Negeri Malang. Sehingga mahasiswa dapat menggunakan Mesin
Sekrap dengan sempurna dan mendapatkan hasil yang maximal dengan
minimnya kecelakaan kerja.
4
BAB II DASAR TEORI
1.5 Prinsip Kerja Mesin Sekrap (Shaping Machine)
Mesin Skrap adalah mesin yang dirancang sebagai mesin perkakas
pemotong karena alat potong (pahat) memotong dan membuang geram dari
benda kerja. Mesin Sekrap mempunyai pahat potong tunggal yang bergerak
maju dan mundur.
Prinsip kerja Mesin Sekrap adalah pahat potong bergerak maju sambil
memotong benda kerja dan bergerak mundur tanpa memotong benda kerja,
keadaan pemotongan dapat diatur melalui feed screw pada eretan pahat yang
bergerak naik turun.
Pada umumnya mesin sekrap digunakan untuk meratakan permukaan
benda kerja, akan tetapi dengan keahlian operator dapat digunakan bentuk-
bentuk radius, bentuk-bentuk yang tidak beraturan, alur (slot), celah pasak dan
sebagainya.
1.6 Jenis Mesin Sekrap Mesin sekrap dibagi menjadi 2 jenis:
1. Mesin sekrap datar (Horizontal Shaping Machine)
2. Mesin sekrap tegak (Slotting Machine)
1.7 Bagian-bagian Utama Mesin Sekrap Bagian-bagian utama mesin sekrap:
1. Shading block/blok engkol dengan sekrup berputar melalui bevel gear
2. Crank whell/roda gigi bergerak
3. Pin,pada blok engkol
4. Rocker arm/penggerak
5. Pivot point
6. Pinion/roda gigi yang digerakkan
7. Alur untuk blok engkol
8. Joint
9. Ram/lengan
10. Panjang lankah
5
1.8 Cara Mengoperasikan Mesin Sekrap 1.8.1 Mengatur Langkah
Pengerak utama pada mesin Shaping horizontal terdiri atas engkol
berayun yang merubah putaran motor listrik menjadi gerakan maju mundur
ram/lengan.
a. Mengatur panjang langkah
Panjang langkah diatur dengan mengubah jaln keliling pask engkol
pada roda gigi pengerak.
b. Cara mengatur panjang langkah
1. Lepaskan kunci pemindah lengan
2. Puter batang ulir pemindah lengan
3. Kunci kembali kunci pemindah lengan setelah mendapatkan
langkah yang diinginkan
c. Panjang langkah yang diperlukan
Panjang langkah = panjang benda kerja + langkah awal + kelebihan
langkah awal
2.4.2 Mengeklem Benda Kerja Ikat/klem hendaknya paling tidak ada bagian yang menonjol diatas
ragum (jaw) untuk dikerjakan, gunakan bar penahan (support bars/parallel
plats). Bagian bawah beda kerja harus seluruhnya menempel pada bar
penahan.
Hal ini dapat dilakukan dengan pemukul permukaan atas dari benda
kerja dengan palu plastik, palu karet.
2.4.3 Pencekam Pahat Potong Kepaala pemegang/toll head terletak pada kepala sliding/ram yang
melakukan aksi pemotongan pada pahat potong. Pahat potong dimasukkan
kedalam pengikat dan diikat oleh baut pengencang.
Yakinkan alat potong diikat sependek mungkin. Pemutar/hand whel
digunakan untuk menambah dalam pemakanan dengan cara memutarkan
hand whel tersebut.
Di dalam Shaping dan Planing alat potongnya dibebani oleh tekanan
yang berlawan ketika tool head diarahkan pada langkah ke depan. Bila
langkah kebelakang pahat akan terangkat dan tidak terjadi tekanan.
6
2.4.4 Perhitungan Pada Mesin Sekrap 1. Perhitungan kecepatan rata-rata sebagai berikut:
a. Kecepatan gerak maju
tmltVm =
(2.1*)
Keterangan:
Vm = kecepatan gerak maju m/menit
lt = panjang langkah mm
lt = lv + lw + ln
lv = panjang langkah awal mm
lw = panjang pemotongan benda kerja mm
ln = panjang langkah akhir mm
tm = waktu pemotongan gerak maju menit
b. Kecepatan gerak mundur
tRltVR
(2.2*)
Keterangan:
VR = kecepatan gerak mundur m/menit
lt = panjang langkah mm
lt = lv + lw + ln
lv = panjang langkah awal mm
lw = panjang pemotongan benda kerja mm
ln = panjang langkah akhir mm
tR = waktu pemotongan gerak mundur menit
c. Kecepatan potong rata-rata
1tan
tan<==
mundurkecepamajukecepa
VrVmRS
1000.2)1(. RsltnpV +
= (2.3*)
Keterangan:
V = kecepatan potong rata-rata m/menit
np = jumlah langkah per menit langkah/menit
Rs = perbandingan kecepatan
7
Tegangan (σ )
Regangan (ε ) 0
2. Perhitungan kecepatan makan mesin sekrap sebagai berikut:
npfVf .= (2.4*)
Keterangan: Vf = kecepatan makan m/menit f = gerak makan mm/langkah (*) Gumono, ST dan Agus Harjito, ST, Teknik Pemesinan I 2005 hal 68-69.
2.5 Diagram Tegangan – Regangan Dalam perencanaan komponen mesin, perlu sekali untuk mengetahui
bagaimana material itu akan berfungsi dalam pelayanannya. Untuk itu
karakteristik atau sifat-sifat mekanis dari material harus dikenal. Sifat mekanis
material ini biasanya banyak dipergunakan dalam praktek dan umumnya
diketahui dari standard percobaan tegangan tarik.
Gambar 2.1 : Diagram Tegangan – Regangan
(Drs. Rahbini dan Akhmad Faizin, DIPL ING HTL, 2000. Ilmu Kekuatan Bahan,
Malang : Politeknik Negeri Malang, hal. 16.)
1. Batas Proporsional
Pada gambar 2.1 Dari titik 0 – A merupakan garis lurus yang berarti
tegangan regangan berbanding lurus terhadap regangan. Hukum
Hooke berlaku sampai titik A dan ini disebut batas proporsional yaitu
batas dari tegangan yang pada diagram tegangan – regangan mulai
menyimpang pada garis lurus.
2. Batas Elastis
Patah
Yield point bawah
Batas elastis
Batas proporsional
UltimateYield point atas
G
F
E
D
C B
A
8
Batas elastis terjadi jika setelah melalui titik A beban terus dinaikkan
hingga mencapai titik B. Titik B disebut batas elastis yang berarti
bahwa bertambahnya tegangan yang terjadi pada material tanpa
menimbulkan deformasi plastis atau permanen.
3. Yield Point
Jika beban tarik pada material terus dinaikkan diluar titik B, maka
deformasi plastis akan terjadi. Dalam hal ini apabila beban ditiadakan,
maka material tidak dapat kembali pada bentuk dan ukuran seperti
semula.
4. Tegangan Ultimate
Pada titik E harga tegangannya merupakan harga maksimum yang
dapat dicapai oleh material dan disebut sebagai tegangan ultimate.
5. Tegangan Patah
Setelah benda uji mencapi tegangan ultimate, maka akan terjadi
pengecilan penampang (necking). Dalam hal ini untuk mematahkan
benda uji cukup dengan gaya atau beban yang kecil saja (lebih kecil
dari beban tegangan maksimum), sehingga harga tegangannya akan
turun sampai benda uji patah pada titik F.
2.6 Poros Ulir Prinsip kerja ulir adalah merubah gerakan berputar/rotary menjadi gerakan
translasi. Umumnya dalam gerakan translasi ulir, sebuah mur bergerak secara
berlawanan dengan arah gerakan aksial dari pada gaya pada waktu ulir berputar
dalam bearingnya. Ada beberapa ulir berputar da bergerak aksial berlawanan
dengan gaya ketika mur tidak bergerak, dan ada beberapa hal yang lain yaitu
ketika sebuah mur berputar ketika ulir bergerak aksial tetapi tanpa berputar.
2.6.1 Macam – Macam Ulir 1. Ulir Metris
Satuan dinyatakan dalam milimeter, sudut ulirnya adalah 60° dan s
(kisar) juga dinyatakan dalam milimeter.
Gambar 2.2 : Ulir Metris ( Umar Sukrisno, 1983 hal.9 )
9
2. Ulir Uni
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 tiap inchi.
Gambar 2.3 : Ulir Uni (Umar Sukrisno, 1983 hal.9)
3. Ulir Whitworth
Ulir ini mempunyai sudut 55° dan termasuk ulir kasar.
Gambar 2.4 : Ulir Whitworth (Umar Sukrisno, 1983 hal.9)
4. Ulir gas Whitworth
Ulir ini mempunyai sudut 55° dan jumlah kisarnya lebih besar dari ulir
whitworth biasa. Dengan lebih banyak kisar tiap inchinya maka ulirnya
menjadi lebih dangkal. Ulir jenis ini banyak dipakai untuk ulir pada pipa-
pipa.
Gambar 2.5 : Ulir gas Whitworth (Umar Sukrisno, 1983 hal.9)
10
5. 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.
Gambar 2.6 : Ulir persegi tunggal (Umar Sukrisno, 1983 hal.9)
6. Ulir Trapesium
Ulir trapesium juga banyak dipakai untuk sambungan-sambungan yang
bergerak seperti halnya pada ulir persegi sudut ulirnya adalah 30°. Di
samping tunggal ada pula yang ganda 2, ganda 3 dan seterusnya.
Gambar 2.7 : Ulir Trapesium (Umar Sukrisno, 1983 hal.9)
Ulir yang dipakai pada alat-alat pemesinan 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
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 D1
11
Gambar 2.8 : Pembebanan memanjang (Umar Sukrisno, 1983 hal.11)
Untuk mencari besar pembebanan memanjang menggunakan rumus:
(2.5*)
Keterangan:
A = luas penampang (mm2)
F = pembebanan (kg)
= tegangan tarik (kg/mm2) Untuk mencari luas permukaan (A) yang mengalami pembebanan
memanjang menggunakan rumus:
(2.6*)
dengan = diameter inti baut (cm2)
(*) Sumber: Umar Sukrisno, 1983 hal. 9
2. Pembebanan melintang
Pembebanan melintang terjadi bila kita menyambung 2 buah plat atau
lebih dengan menggunakan baut, sedangkan pada plat terjadi gaya tari
kesamping. Bagian baut yang menerima tarikan yang paling besar
adalah di tempat di mana kedua plat berhimpitan. Maka gaya F yang
bekerja pada baut tadi didasarkan atas pergeseran.
12
Gambar 2.9 : Pembebanan melintang (Umar Sukrisno, 1983 hal.14)
Untuk mencari pembebanan melinatang menggunakan rumus:
(2.7*)
Keterangan:
A = luas penampang (mm2)
F = pembebanan (kg)
= tegangan geser (kg/mm2)
n = jumlah penampang
(*) sumber: Umar Sukrisno, 1983 hal. 14 2.6.2 Perhitungan Pada Ulir
1. Untuk menghitung besar torsi yang dibutuhkan untuk memutar batang
ulir menggunakan rumus:
(2.8*)
Keterangan:
T = torsi (kgmm)
W = beban yang dipindahkan (kg)
= koefisien gesek pada ulir
=
p = pitch (mm)
d = diameter ulir (mm)
Untuk mencari d menggunakan rumus:
13
(2.9*)
dengan do = diameter luar ulir (mm)
dc = diameter dalam ulir (mm)
(*) sumber: R.S. Khurmi dan J.K. Gupta, 1984 hal. 614
2. Besar gaya yang dibutuhkan untuk memutar ulir menggunakan rumus:
(2.10*)
Keterangan:
P = gaya untuk memutar ulir (kg)
T = torsi (kgmm)
l = panjang pemutar (mm)
(*) sumber: R.S. Khurmi dan J.K. Gupta, 1984 hal. 598
3. Untuk mencari gaya pencekaman menggunakan rumus:
(2.11*)
Keterangan:
Ft = gaya pencekaman (N)
= koefisien gesek
N = gaya normal (N)
(*) sumber: William Bolton, 1980 hal 66
Besar N = F, untuk mencari F menggunakan rumus:
(2.12*)
Keterangan:
F = gaya tekan pada ulir (N)
fc = tegangan tekan pada ulir (kg/mm2)
A = luas permukaan (mm2)
(*) sumber: R.S. Khurmi dan J.K. Gupta, 1984 hal. 614
Untuk mencari tegangan tekan pada ulir menggunakan rumus:
(2.13*)
Keterangan;
fc = tegangan tekan pada ulir (kg/mm2)
W = beban yang dipindahkan (kg)
Ac = luas permukaan inti (mm2)
Untuk mencari luas permukaan menggunakan rumus:
14
(2.14*)
dengan = diameter inti (mm)
(*) sumber: R.S. Khurmi dan J.K. Gupta, 1984 hal. 614
2.7 Macam-macam Pegas Pegas dapat digolongkan atas dasar jenis beban yang dapat diterimanya
seperti diperlihatkan dalam gambar, sebagai berukut:
Gambar 2.10 : Macam-macan pegas (Sularso 1991,Dasar Perencanaan
dan Pemilihan Elemen Mesin. hal 312)
a) Pegas tekan atau kompresi
b) Pegas tarik
c) Pegas puntir
d) Pegas volut
e) Pegas daun
f) Pegas piring
g) Pegas cincin
h) Pegas batang ulir
i) Pegas spiral atau pegas jam
2.8 Faktor Keamanan Faktor keamanan yaitu merupakan suatu besaran/faktor yang diperoleh
dari perbandingan antara tegangan maksimum dari material komponen mesin
dengan tegangan yang terjadi (working stress).
Faktor keamanan = Tegangan maksimum dari material Tegangan yang terjadi
Untuk material yang kenyal (ductile) :
Faktor keamanan = Tegangan yield (yield stress) dari material Tegangan yang terjadi
15
Untuk material yang rapuh (brittle) :
Faktor keamanan = Tegangan ultimate (ultimate stress) dari material Tegangan yang terjadi
Penentuan besar faktor keamanan dalam setiap perencanaan komponen
mesin tergantung pada beberapa faktor atau pertimbangan seperti material, cara
pengerjaan (manufacture), tipe pembebanan (stress), kondisi secara umum dan
bentuk geometris dari komponen mesin. Dibawah ini tabel untuk menentukan
faktor keamanan berdasarkan beban yang diterima material.
Material Beban Statis
(steady load)
Beban Dinamis
(live load)
Beban Kejut
(shock load)
Cast Iron 5÷6 8÷12 16÷20
Wrought Iron 4 7 10÷15
Steel 4 8 12÷16
Soft material and alloy 6 9 15
Leather 9 12 15
Timber 7 10÷15 20
Tabel 2.1 : Faktor keamanan
(Drs. Rahbini dan Akhmad Faizin, DIPL ING HTL, 2000. Ilmu Kekuatan
Bahan, Malang : Politeknik Negeri Malang, hal. 25)
2.9 Waktu Pemesinan Waktu pemesinan secara teoritis suatu mesin dapat dicari berdasarkan
rumus yang ada, tetapi dalam prakteknya banyak faktor yang mempengaruhi
waktu pemesinan yang tidak diperhitungkan, sehingga perlu adanya toleransi
waktu.
Parameter-parameter yang penting pada proses pemesinan antara lain :
feed rate, depth of cut, speed, cutting speed dan metal removal. Pengertian dari
istilah-istilah tersebut adalah :
1) Feed rate (laju pemakanan) didefinisikan sebagai jarak gerakan mata
potong saat memotong benda kerja sepanjang bidang potong setiap kali
putaran spindle, satuannya adalah mm/put.
2) Depth of cut (kedalaman potong) adalah kedalaman mata potong
menembus benda kerja sekali pemotongan sehingga menentukan
volume geram yang terpotong.
3) Speed (kecepatan) adalah besar putaran spindle dimana benda kerja
diletakkan mengalami proses pemotongan, satuannya adalah rpm.
16
4) Cutting speed (kecepatan pemotongan) adalah besar rata-rata dimana
mata pahat (cutting tool) bergerak memotong dari titik awal pemotongan
hingga selesai, satuannya adalah m/min.
5) Metal removal adalah volume logam dari benda kerja yang dipotong,
satuannya adalah mm3/menit atau cm3/menit.
2.9.1 Mesin frais (Milling Machine) Mesin frais merupakan mesin perkakas yang mempunyai sisi potong
yang banyak. Benda kerja yang akan di frais dicekam kuat pada meja kerja
dan mata pahatnya terpasang kuat pada spindle. Pahat potong frais
tergolong pahat bermata potong jamak, dengan jumlah mata potong yang
sama dengan jumlah gigi frais (z). pahat potong frais yang digunakan dapat
dibedakan menjadi dua, yaitu pahat potong frais model slab milling dan
pahat potong frais face milling cutter.
Untuk menghitung waktu pemesinan, maka perlu diketahui terlebih
dahulu variabel yang mempengaruhi rumus perhitungan waktu pemesinan
mesin frais.
PVV ′= (2.15*)
Keterangan :
V = kecepatan penghasilan geram maksimum (cm3/menit)
V ′ = maximal chip removal (m/menit)
P = daya mesin (kW)
abvs 1000⋅
= (2.16*)
Keterangan :
s = feeding (mm/put)
a = kedalaman pemakanan (mm)
b = lebar penyayatan (mm)
(*) Jutz, Herman and Eduard Scharkus, 1976: 108
2.9.2 Mesin Bubut (Turning Machine) Mesin bubut merupakana mesin perkakas untuk tujuan proses
pemotongan logam. Operasi dasar mesin bubut adalah melibatkan benda
kerja yang berputar dan cutting tool-nya bergerak linier. Kekhususan
operasi mesin bubut adalah digunakan untuk memproses benda kerja
dengan hasil/bentuk penampang lingkaran atau benda kerja silinder.
1) Proses pembubutan memanjang (longitudinal turning process)
17
Untuk menghuitung waktu pemesinan mesin bubut pemakanan
memanjang digunakan rumus (Jutz, Herman and Eduard Scharkus,
1976: 102).
nsLt
ym ×= (2.17*)
Keterangan :
mt = waktu pemesinan (menit)
L = panjang pembubutan (mm)
ys = feeding (mm/put)
n = putaran mesin (rpm)
Sedangkan untuk mencari putaran mesin digunkan rumus:
dvn
⋅⋅
=π1000
(2.18*)
Keterangan :
n = putaran mesin (rpm)
v = kecepatan potong (m/menit)
d = diameter benda kerja (mm)
2) Proses pembubutan permukaan (facing turning process)
Untuk menghitung waktu pemesinan mesin bubut untuk proses
pembubutan permukaan dapat digunakan rumus:
nsrt
ym ×= (2.19*)
Keterangan :
mt = waktu pemesinan (menit)
r = radius benda kerja (mm)
ys = feeding (mm/put)
n = putaran mesin (rpm)
(*) Jutz, Herman and Eduard Scharkus, 1976: 102.
2.9.3 Mesin Bor (Drilling Machine) Mesin bor adalah salah satu mesin perkakas yang umum dimana
operasinya untuk membuat lubang baru atau memperbesar/ memperdalam
lubang yang sudah ada.
18
Untuk menghitung waktu pemesinan pada proses pengeboran,
digunakan rumus:
nsLt
ym ×= (2.20*)
( )dlL ×+= 3,0
Keterangan :
mt = waktu pemesinan (menit)
L = kedalaman pengeboran (mm)
l = tebal benda kerja yang dibor (mm)
ys = feeding (mm/put)
n = putaran mesin (rpm)
Untuk menghitung putaran mesin saat digunakan bisa menggunakan
rumus:
dvn
⋅⋅
=π1000
(2.21*)
Keterangan :
v = kecepatan potong (m/menit)
d = diameter mata bor (mm)
(*) Jutz, Herman and Eduard Scharkus, 1976: 106
2.9.4 Mesin Gerinda Datar Mesin gerinda datar adalah salah satu mesin perkakas yang umum
dimana operasinya untuk meratakan permukaan benda kerja.
Untuk menghitung waktu pemesinan pada proses pengeboran,
digunakan rumus:
svxbLtm ××
××=
1000 (2.22*)
Keterangan :
mt = waktu pemesinan (menit)
L = panjang benda kerja yang digerinda (mm)
b = lebar benda kerja (mm)
v = kecepatan mesin (m/menit)
s = feeding (mm/langkah)
x = banyaknya pemakanan
(*) Jutz, Herman and Eduard Scharkus, 1976: 117
19
2.9.5 Mesin Skrap Mesin skrap adalah salah satu mesin perkakas yang umum dimana
operasinya untuk meratakan permukaan benda kerja.
Untuk menghitung waktu pemesinan pada proses pengeboran,
digunakan rumus:
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡×
+×
×=10001000 rc
m vL
vL
sbt (2.23*)
0lllL a ++=
Keterangan :
mt = waktu pemesinan (menit)
b = lebar benda kerja (mm)
s = feeding (mm/langkah)
cv = kecepatan gerak pemakanan (m/menit)
rv = kecepatan gerak balik (m/menit)
L = panjang benda kerja yang digerinda (mm)
al = kelonggaran awal (mm)
l = panjang benda (mm)
0l = kelonggaran akhir (mm)
(*) Jutz, Herman and Eduard Scharkus, 1976: 113
2.9.6 Kerja Bangku Kerja bangku merupakan salah satu pekerjaan yang dilakukan tanpa
menggunakan mesin perkasas. Waktu pengerjaan kerja bangku tidak dapat
ditentukan secara empiris karena tergantung pada keahlian operator.
Dengan pertimbangan tersebut maka perhitungannya didasarkan pada
jumlah waktu kerja bangku selama di lapangan.
2.10 Perhitungan Biaya Biaya pembuatan adalah semua biaya yang berhubungan dengan
pembuatan alat sampai dapat dioperasikan. Yang termasuk biaya pembuatan
adalah :
1) Biaya Bahan Baku
2) Biaya Komponen Order
3) Biaya Perakitan
4) Biaya Perancangan
20
5) Biaya Administrasi
6) Biaya Transportasi
7) Biaya Operator
2.11 BEP (Break Event Point) BEP adalah titik yang menunjukkan jumlah penjualan sama dengan biaya
total. BEP digunakan untuk mengevaluasi tingkat penjualan yang berhubungan
dengan tingkat keuntungan dan untuk menentukan tingkat operasi suatu
perusahaan agar biaya tetap dapat tertutup.
Untuk dapat menganalisis BEP, maka terlebih dahulu harus
menggolongkan biaya menurut sifatnya, antara lain:
1) Biaya tetap (Fixed Cost)
Biaya tetap merupakan biaya yang tidak berubah atau tidak tergantung
pada volume produksi atau tingkat aktifitas yang dilakukan. Yang
termasuk biaya tetap misalkan harga beli alat, harga atau nilai bangunan
dan tanah, sewa listrik tetap, sewa telepon rumah, dll.
2) Biaya berubah (Variable Cost)
Biaya variabel merupakan biaya yang pada umumnya berubah
dibandingkan dengan perubahan volume produksi. Misalnya biaya
transportasi, biaya administrasi, biaya perawatan, biaya bahan baku,
biaya operator, biaya pengepakan, dan lain-lain.
3) Biaya total
Biaya total adalah biaya tetap ditambah dengan biaya variable cost pada
masing-masing tingkat atau volume produksi.
2.11.1 Analisis BEP dengan persamaan Nilai dari biaya tetap dan variable harus ditentukan terlebih dahulu.
Persamaan yang diginakan adalah:
(2.24*)
Oleh karena BEP dicapai pada tingkat Earning Before Interest and Taxes
(EBT) = 0, maka persamaan tersebut dapat ditulis:
(2.25*)
Keterangan:
X = jumlah barang (unit)
F = biaya tetap (rupiah)
P = harga juar produk (rupiah/unit)
Vc = biaya variable (rupiah/unit)
21
(*) sumber: Lukman Samsudin, 1985 hal. 93
2.11.2 Analisis BEP dengan menggunakan grafik Didalam menganalisis BEP dengan menggunakan pendekatan
grafik, pada grafik tersebut dapat diketahui tingkat penjualan, perusahaan
tidak meraih keuntungan, sebab biaya total operasi lebih besar dari pada
penjualan (EBIT negative), dengan menggunakan grafik tersebut akan
dapat diketahui pada tingkat penjualan berapa, perusahaan akan meraih
keuntungan, atau pada hari/bulan keberapa modal akan kembali.
Diasumsikan bahwa penjualan dan biaya-biaya adalah linier, maka
fungsi dari biaya tetap dan biaya total dapat ditunjukkan pada grafik
sehingga posisi BEP dapat diketahui. Rumus yang digunakan adalah:
(2.26*)
(2.27*)
(2.28*)
dengan: P = harga jual per unit
X = volume penjualan dalam unit
Gambar 2.11 : Analisis BEP dengan menggunakan grafik
Sumber: http://bized.co.uk/education
22
BAB III DESAIN ALAT
3.1 Kerangka Kerja Proses Desain Alat Kegiatan yang akan dilaksanakan adalah mendesain sebuah Tool
Holder Mesin Sekrap. Adapun bentuk-bentuk kegiatannya dapat
digambarkan dalam suatu rangkaian diagram alir sebagai berikut:
tidak
ya
Study literatur
Pembuatan sket
Pemilhan bahan
Gambar kerja
Desain alat
Faktor keamanan
Perhitungan biaya
Perhitungan gaya dan tegangan yang terjadi
23
3.2 Pembuatan Sket Berdasarkan studi literatur yang telah dilakukan, maka didapatkan sket
Tool Holder Mesin Sekrap yang tertera pada gambar berikut:
Gambar 3.1 : Tool Holder
Poros Penghantar
Baut Tuas
Baut Poros Penghatar
Tuas Penggerak
Poros Holder
Mur Poros Holder
Rumah Pahat
Baut Pengikat
Holder
24
Gambar 3.2 : Sepatu penggerak
3.3 Pemilihan Bahan
Dalam pemilihan bahan untuk Tool Holder Mesin Sekrap pertama adalah
menganalisa bahan dan kondisi yang akan dialami alat pada saat
pengoperasiannya, kemudian memperhatikan karakteristik bahan dari segi
pemesinan. Bahan yang digunakan untuk alat Tool Holder Mesin Sekrap adalah
S45C, St 37.
3.4 Pehitungan Gaya dan Tegangan Yang Terjadi 3.4.1 Perhitungan pada baut pengikat pahat
1. Perhitungan data awal baut pengikat pahat
Data awal baut pengikat pahat pada mesin sekrap adalah:
Baut M16 dengan material St 37 dengan panjang 110 mm
Bahan yang digunakan untuk batang berulir adalah St 37 :
= 370 N/mm2
Mur pegas
Baut pegas
Pegas
Rangka sepatu 1
Mur poros
Poros sepatu
Rangka sepatu 2
Sepatu
Baut sepatu
Mur sepatu
25
= 235 N/mm2
Tegangan tarik yang diizinkan adalah:
Faktor keamanan (v) = 8
Tegangan geser yang diizinkan adalah:
Data awal baut pengikat pahat adalah M16 berdasarkan daber ulir
metris maka diperoleh data sebagai berikut:
Diameter luar (D) = 16 mm
Diameter inti (D1) = 13,546 mm
pitch = 2 mm
Penyelesaian :
Pada ulir terjadi 2 macam pembebanan, yaitu :
a) Pembebanan memanjang
Karena dikencangkan dengan cara diputar terjadi pembebanan
memanjang pada ulir. Luas permukaan yang mengalami
pembebanan memanjang adalah :
Syarat batang berulir yang diizinkan adalah aman, sehingga
tegangan tarik yang terjadi lebih kecil dari tegangan tarik yang
diizinkan. Besar gaya tarik maksimum yang dapat diterima oleh ulir
karena terjadi pembebanan memanjang adalah:
dengan
Gaya tarik maksimum yang dapat diterima batang berulir adalah:
Jadi, besar gaya tarik maksimum yang dapat diterima batang
berulir adalah 4231,175 N
26
b) Pembebanan melintang
Pada batang berulir mengalami gaya dari samping, sehingga pada
batang berulir terjadi pembebanan melintang atau terjadi gaya
geser. Luas permukaan yang mengalami gaya geser adalah:
Syarat batang berulir aman adalah tegangan geser yang terjadi
lebih kecil dari tegangan geser yang diizinkan. Besar gaya geser
maksimum yang dapat diterima oleh ulir adalah:
dengan
Gaya geser maksimum yang dapat diterima ulir adalah :
Jadi, besar gaya geser maksimum yang dapat diterima batang
berulir adalah 5903,2 N
c) Torsi untuk memutar batang berulir
Mencari torsi untuk memutar batang berulir menggunakan rumus:
Jika diasumsikan beban yang dipindahkan adalah W 98 kg
dengan
W = 98 kg
untuk mencari nilai d digunakan rumus:
27
Besar nilai tan α adalah:
Torsi untuk menggeser ulir adalah:
Jadi, torsi yang dibutuhkan untuk memutar baut pengikat pahat
adalah 140,43 kg.mm.
d) Gaya untuk memutar batang berulir
Mencari gaya untuk memutar batang berulir menggunakan rumus:
dengan
T = 140,43 kg.mm
l = 130 mm
Besar gaya untuk memutar batang berulir adalah:
Jadi, gaya yang dibutuhkan untuk memutar baut pengikat pahat
adalah 1,08 kg.
e) Gaya pencekaman
Besar tegangan tekan pada ulir adalah :
Data :
W = 98 kg
28
Penyelesaian :
Besar tegangan tekan pada ulir adalah :
Data :
fc = 0,68 N/mm2
Penyelesaian :
Besar gaya pencekaman adalah :
Data :
Besar gaya N = F
N = F = 136,6528 N
Berdasarkan tabel koefisien gaya gesek (Jutz, Herman and
Eduard Scharkus, 1976: 67) diperoleh :
μ = 0,1
Penyelesaian :
Jadi, besar gaya pencekaman yang terjadi pada baut pengikat
pahat adalah 13,66528 N.
2. Perhitungan perencanaan baut pengikat pahat
Dalam mendasain Tool Holder Mesin Sekrap hal yang sangat
perlu diperhatikan adalah pemilihan material yang digunakan, karena
Tool Holder ini mempunyai tegangan yang sangat besar apabila sudah
melakukan proses pemotongan pada mesin sekrap.
Berikut adalah tabel kekuatan tarik baja karbon kontruksi mesin:
29
Standard dan
macam Lambang Perlakuan
panas
Kekuatan tarik
(kg/mm2) Keterangan
Baja karbon
konstruksi mesin
(JIS G 4501)
S30C S35C S40C S45C S50C S55C
Penormalan“ “ “ “ “
48 52 55 58 62 66
Tabel 3.1 Kekuatan tarik baja karbon tontruksi mesin (Sularso,1991 hal.3)
Berikut adalah unsur kimia baja karbon kontruksi mesin:
Lambang Unsur kimia (%)
C Si Mn P S
S30C 0,27-0,33
0,15-0,35 0,60-0,90 0,030 0,035
S35C 0,32-0,38
S40C 0,37-0,43
S45C 0,42-0,48
S50C 0,47-0,53
S55C 0,52-0,58
Tabel 3.2 Unsur kimia baja karbon kontruksi mesin (Sularso,1991 Lampiran)
a. Tegangan yang terjadi pada perencanaan baut pengikat pahat.
Jika diasumsikan beban yang di pindahkan (W= 98 kg) , maka
tegangan yang terjadi adalah:
Pada perencanaan pembuatan baut pengikat pahat pada mesin sekrap
adalah:
Perencanaan baut pengikat pahat menggunakan model Ulir persegi
Tunggal denganukuran SQ 21 x 6,35
Bahan yang digunakan untuk batang berulir adalah S45C :
= 580 N/mm2
= 350 N/mm2
Tegangan tarik yang diizinkan adalah:
Faktor keamanan (v) = 8
30
Tegangan geser yang diizinkan adalah:
Data awal baut pengikat pahat adalah M16 berdasarkan daber ulir
metris maka diperoleh data sebagai berikut:
Diameter luar (D) = 21 mm
Diameter inti (D1) = 17,5 mm
pitch = 6,35 mm
Penyelesaian :
Pada ulir terjadi 2 macam pembebanan, yaitu :
a) Pembebanan memanjang
Karena dikencangkan dengan cara diputar terjadi pembebanan
memanjang pada ulir. Luas permukaan yang mengalami
pembebanan memanjang adalah :
Syarat batang berulir yang diizinkan adalah aman, sehingga
tegangan tarik yang terjadi lebih kecil dari tegangan tarik yang
diizinkan. Besar gaya tarik maksimum yang dapat diterima oleh ulir
karena terjadi pembebanan memanjang adalah:
dengan
Gaya tarik maksimum yang dapat diterima batang berulir adalah:
Jadi, besar gaya tarik maksimum yang dapat diterima batang berulir
adalah 10.517,762 N
b) Pembebanan melintang
Pada batang berulir mengalami gaya dari samping, sehingga pada
batang berulir terjadi pembebanan melintang atau terjadi gaya
geser. Luas permukaan yang mengalami gaya geser adalah:
31
Syarat batang berulir aman adalah tegangan geser yang terjadi
lebih kecil dari tegangan geser yang diizinkan. Besar gaya geser
maksimum yang dapat diterima oleh ulir adalah:
dengan
Gaya geser maksimum yang dapat diterima ulir adalah :
Jadi, besar gaya geser maksimum yang dapat diterima batang
berulir adalah 15.145,593 N
c) Torsi untuk memutar batang berulir
Mencari torsi untuk memutar batang berulir menggunakan rumus:
Jika diasumsikan beban yang dipindahkan adalah W 98 kg
dengan
W = 98 kg
untuk mencari nilai d digunakan rumus:
32
Besar nilai tan α adalah:
Torsi untuk menggeser ulir adalah:
Jadi, torsi yang dibutuhkan untuk memutar baut pengikat pahat
adalah 173,558 kg.mm.
d) Gaya untuk memutar batang berulir
Mencari gaya untuk memutar batang berulir menggunakan rumus:
dengan
T = 173,558 kg.mm
l = 150 mm
Besar gaya untuk memutar batang berulir adalah:
Jadi, gaya yang dibutuhkan untuk memutar baut pengikat pahat
adalah 1,157 kg.
e) Gaya pencekaman
Besar tegangan tekan pada ulir adalah :
Data :
W = 98 kg
33
Penyelesaian :
Besar tegangan tekan pada ulir adalah :
Data :
fc = 0,407 N/mm2
Penyelesaian :
Besar gaya pencekaman adalah :
Data :
Besar gaya N = F
N = F = 140,897 N
Berdasarkan tabel koefisien gaya gesek (Jutz, Herman and Eduard
Scharkus, 1976: 67) diperoleh :
μ = 0,1
Penyelesaian :
Jadi, besar gaya pencekaman yang terjadi pada baut pengikat
pahat adalah 14,0897 N.
3.4.2 Tegangan yang terjadi pada poros penghubung Pada poros penghubung di gunakan material ST 37 yang sudah di
ketahui bahwa tegangan tarik maksimum pada material ST 37 adalah 370
kg/mm2. Jika diasumsikan gaya yang di gunakan untuk menarik tool
holder supaya terangkat maka gaya yang di perlukan sebesar 10 kg
dengan perhitungan tegangan tarik yang terjadi pada poros penghubung
adalah sebagai berikut:
34
3.5 Perhitungan Baut dan Mur
Dalam perhitungan baut dan mur ini sangatlah penting dalam
perancangan Tool Holder Mesin Sekrap. Adapun beban-beban yang diterima
antar baut dan mur berlainan. Untuk lebih jelasnya adlah sebagai berikut.
3.5.1 Perhitungan Baut Tuas Pada baut tuas ini berfungsi untuk mengikat tuas yang berhubungan
pada poros penghantar yang berfungsi untuk menggerakkan tool holder
naik turun.
Jika diasumsikan gaya yang digunakan untuk menarik tool holder
supaya terangkat adalah sebesar 10 kg dan diameter dalam pada baut
standart M8 adalah 6,466 mm. Pada peracangan tersebut digunakan 3
buah baut, maka besarnya beban yang ditumpu pada baut tersebut
adalah 10/3=3,34kg sehingga W (32,732 kg) dan baut ini terkena
tegangan tarik dengan perhitungan sebagai berikut.
3.5.2 Perhitungan Baut dan Mur Poros Holder
Pada baut dan mur poros holder ini berfungsi untuk mengikat antara
holder dengan rumah holder.
Jika diasumsikan gaya yang digunakan untuk mengencangkan adalah
10 kg maka W (98 kg) dan diameter dalam mur sesuai dengan
35
standart M10 adalah 8,16 mm, tebal akar ulir 1,5 dan z pada mur adalah
5 tegangan tarik yang diijinkan pada baut yang menggunakan St 37
adalah 3 kg/mm2 maka perhitunganya adalah sebagai berikut:
a. Tegangan tarik pada baut poros holder
b. Tegangan geser pada mur poros holder
3.5.3 Perhitungan Baut Poros Penghantar
Pada baut poros penghantar berfunsi untuk menyanbungkan antara
poros penghantar dengan tuas tetapi baut ini tidak mengikat poros
penghantar, sehingga baut ini terkena tegangan geser.
Jika diasumsikan gaya tarik poros penghantar adalah 10 kg maka
W (98 kg) dan diameter dalam baut sesuai standart M8 adalah 6,466 mm,
tebal akar ulir 1,25 mm dan z pada baut adalah 14 tegangan geser yang
diijinkan adalah 3 kg/mm2, maka perhitungannya sebgai berikut:
36
3.5.4 Perhitungan Baut dan Mur Sepatu
Pada baut dan mur sepatu berfungsi untuk mengukat antara rangka
sepatu 2 dan sepatu sehinga baut ini terkena tegangan geser.
Jika diasumsikan gaya tekan yang dihasilkan oleh penekanan
pegas sebesar 1,5 kg maka W (14,7 kg), diameter dalam baut M5 adalah
4,018 mm dan diameter dalam mur adalah 5 mm, tebal kaki ulir 0,8 dan z
pada baut dan mur adalah 12 dan 4, maka perhitunganya adalah sebagai
berikut:
a. Perhitungan baut sepatu
b. Perhitungan mur sepatu
3.5.5 Perhitungan Baut Pegas
Pada baut pegas ini berfungsi sebagai penahan titik maksimum
berkembangnya pegas sehingga baut ini terkena tegangan tarik.
Jika diasumsikan gaya tekan pada pegas adalah 1,5 kg maka W
(14,7 kg), diameter dalam baut M10 adalah 8,16 mm, maka
perhitungannya adalah sebagai berikut:
37
3.6 Perhitungan Biaya 3.6.1 Biaya Bahan Baku
Berikut ini adalah daftar harga pembelian bahan baku yang
digunakan dalam proses pembuatan tool holder mesin sekrap:
Tabel 3.4 Biaya bahan baku Jadi biaya total bahan baku yang dibutuhkan dalam proses
pembuatan alat uji tarik ini adalah Rp 152.500
3.6.2 Biaya Komponen Standart Disamping mengguanakan bahan baku seperti yangtertera pada
tabel di ata, sproses pembuatan alat ini memerlukan komponen standart
sebagai berikut:
No. Nama Bagian Ukuran JumlahHarga Satuan
Harga Total
1 Baut dan Mur (M8x1,5) 30mm 3 Rp 500 Rp 1.500
2 Baut dan Mur (M5x1) 20mm 2 Rp 200 Rp 400
No. Bahan Ukuran Berat(kg)
JumlahHarga per kg
Total harga
1 Profil segi empat t=40mm
(S45C) 3 1 Rp 25.000 Rp 75.000
2 Profil Bulat Ø= mm
(S45C) 1.5 1 Rp 20.000 Rp 30.000
3 Profil Bulat Ø= mm
(S45C) 1 1 Rp 15.000 Rp 15.000
4 Profil Bulat Ø= mm
(ST37) 0.5 1 Rp 20.000 Rp 10.000
5 Profil Bulat Ø= 10mm
(ST37) 1000 - 1 Rp 20.000 Rp 20.000
6 Pelat t=3mm 100x100 0,25 1 Rp 10.000 Rp 2.500
Total biaya bahan baku Rp 152.500
38
3 Baut dan Mur (M6x1) 30mm 2 Rp 300 Rp 600
4 Baut dan Mur (M10x1,5) 90mm 1 Rp 1.000 Rp 1.000
5 Kampas rem sepeda motor 1 set 1 Rp 15.000 Rp 15.000
6 Pegas Ø15 80mm 1 Rp 5.000 Rp 5.000
7 Mur (M10x1,5) 8mm 2 Rp 200 Rp 400
Total Biaya komponen standart Rp. 23.900
Tabel 3.5 Biaya komponen standart Jadi biaya total komponen standart yang dibutuhkan dalam proses
pembuatan alat uji tarik ini adalah Rp 23.900
3.6.3 Biaya Permesinan Perhitungan biaya pemesinan didasarkan pada katalog biaya sewa
mesin dan operator di bengkel teknik mesin Politeknik Negeri Malang.
Sedangkan biaya upah operator 25% dari biaya sewa mesin.
Berikut adalah data waktu permesinan pada masing – masing komponen:
No. Nama Bagian Mesin Frais
Mesin Bubut
Mesin Las
Mesin Bor
Kerja Bangku
1 Baut pengikat pahat 60menit 60menit - - 30menit
2 Rumah pahat 60menit 60menit - 30menit 30menit
3 Holder 60menit - - 15menit 15menit
4 Tuas penggerak - - 15menit 15menit 15menit
5 Poros penghantar - - - 15menit 15menit
6 Rumah sepatu - 30menit - - 30menit
7 Sepatu 30menit - 15menit 15menit 30menit
Jumlah waktu 210menit 150menit 30menit 90menit 165menit
Tabel 3.6 Waktu permesinan
Berdasarkan data perhitungan waktu permesinan pada tabel diatas,
maka biaya pemesinan untuk alat uji tarik ini adalah sebagai berikut:
Nama mesin Waktu
Biaya/jam Biaya Total jam
Mesin Bor 1,5 Rp 10.000 Rp 15.000
Mesin Bubut 2,5 Rp 25.000 Rp 62.500
Mesin Frais 3,5 Rp 30.000 Rp 105.000
Mesin Las 0,5 Rp 20.000 Rp 10.000
Kerja Bangku 2,75 Rp 8.000 Rp 22.000
Total biaya pemesinan Rp 214.500
39
Tabel 3.7 Biaya permesinan Jadi biaya total permesinan yang dibutuhkan dalam proses
pembuatan alat uji tarik ini adalah Rp 214.500,-
3.6.4 Biaya Perakitan Proses perakit alat uji tarik dilakukan oleh operator setelah semua
komponen siap untuk proses assembly. Proses perakitan diperkirakan
memakan waktu selama 10 jam, dengan ongkos tiap jam Rp 5.000,- /
jam, sehingga biaya perakitan adalah sebagai berikut:
Biaya Perakitan = Lama perakitan x ongkos perakitan
= 1 jam x Rp 5.000,-
= Rp 5.000,-
3.6.5 Biaya Desain Biaya desain adalah biaya yang dikeluarkan untuk proses
pendisainan. Besar Biaya diambil 20% dari jumlah bahan baku dan
komponen standart. Maka perhitungan besarnya biaya perancangan alat
uji tarik ini adalah sebagai berikut:
Biaya desain = 20% x Rp 176.400,-
= Rp 35.280,-
3.6.6 Biaya Transportasi Biaya transportasi merupakan biaya pendukung yang dibutuhkan
dalam pembuatan tool holder mesin sekrap ini yang dapat dikelompokan
menjadi dua, yaitu transportasi dalam kota dan transportasi luar kota.
Berikut adalah perhitungan biaya transportasi pada proses pembelian
bahan baku maupun komponen standart tool holder mesin sekrap
Transportasi dalam kota = Rp 5.000,- x 4 (proses pembelian)
= Rp 20.000,-
Biaya Transportasi luar kota = Rp 15.000 x 2 (proses pembelian pp)
= Rp 30.000,- +
Biaya transportasi = Rp 50.000,-
3.6.7 Perhitungan Total Biaya Desain dan Pembuatan Berdasarkan data perhitungan di atas, maka didapatkan
perhitungan total biaya pembuatan tool holder mesin sekrap sebagai
berikut:
Jumlah Biaya Biaya
Biaya Bahan Baku Rp 152.500
40
Biaya Komponen Standart Rp 23.900
Biaya Pemesinan Rp 214.500
Biaya Perakitan Rp 5.000
Biaya Desain Rp 35.280
Biaya Transportasi Rp 50.000
Jumlah Biaya Pembuatan Rp 481.180
Tabel 3.8 Total biaya desain dan pembuatan
Jadi total biaya yang dibutuhkan dalam proses desain dan
pembuatan Tool Holder Mesin Sekrap sebesar Rp. 481.180,-
3.6.8 Perhitungan Harga Jual Alat Perhitungan harga jual alat ini berdasarkan biaya pembuatan alat,
pajak dan keuntungan. Berikut perhitungan harga jual jig and fixture:
Sales = X
TC = Rp. 481.180,-
___________________________-
EBDIT = (Rp. 481.180,-)
D = 0
___________________________-
EBIT = (X- Rp. 481.180,-)
I = 0
___________________________-
EBT = (X- Rp. 481.180,-)
T = 15 % x EBT
___________________________-
EAT = (X- Rp. 481.180,-) – 15 %(X- Rp. 481.180,-)
= 85% (X- Rp. 481.180,-)
EAT direncanakan Rp 100.000,-
Maka:
Rp. 100.000,- = 85% (X- Rp. 481.180,-)
Rp. 117.647,- = (X- Rp. 481.180,-)
X = Rp. 481.180,- + Rp. 117.647,-
X = Rp. 598.827,-
Jadi harga jual alat ini yaitu Rp 600.000,-
41
Keterangan:
Sales = Penjualan alat
TC = Total cost = fixed cost + variable cost
EBDIT = Earning Before Depresiation, Interest and Tax
(keuntungan sebelum depresiasi bunga dan pajak)
D = Depresiasi (penyusutan harga jual mesin)
EBIT = Earning Before Interst and Tax (keuntungan sebelum bunga
dan pajak)
I = Interest (bunga pinjaman bank)
EBT = Earning Before Tax (keuntungan sebelum pajak)
T = Tax (pajak)
EAT = Earning After Tax (keuntungan setelah pajak)
3.4.6 Perhitungan BEP
Titik pulang pokok atau lebih sering disebut BEP (Break Event Point)
adalah suatu keadaan tingkat penjualan atau produksi dimana belum
didapat laba, tetapi tidak rugi. BEP dapat dijelaskan menjadi 2 hal yaitu :
1) Break Even Point (BEP) untuk pabrik pembuat alat.
2) Break Event Point (BEP) untuk pemakai alat.
Penulis hanya membahas tentang Break Even Point (BEP) untuk
penyewaan alat jig and fixture. Break Event Poin (BEP) tergantung pada
biaya-biaya sebagai berikut:
1) Biaya Tetap (Fixed Cost)
Biaya tetap merupakan biaya yang besarnya relative tidak berubah atau
tergantung pada perubahan volume produksi atau tingkat aktivitas yang
dilakukan. Dalam kasus ini biaya tetapnya adalah harga jual alat jig and
fixture, yaitu Rp 600.000,-
2) Biaya Berubah (Variabel Cost)
Biaya berubah (Vc) merupakan biaya yang besarnya relatif berubah
atau tergantung pada volume produksi atau tingkat aktivitas yang
dilakukan. Dalam kasus ini biaya berubahnya adalah:
Biaya operator : Rp. 5.000,-/jam
Biaya perawatan : Rp. 1.000,-/jam
Total biaya berubah = biaya operator + biaya perawatan
Total biaya berubah = Rp. 5.000,- + Rp. 1.000,-
42
= Rp. 6.000,-/jam
3) Pemasukan (p)
Pemasukan adalah harga sewa dari Tool Holder Mesin Sekrap, harga
sewa alat ini diasumsikan Rp. 10.000,-/jam.
Untuk mencari break event point adalah:
Jika dalam 1 hari ada 8 jam kerja, maka BEP:
Jadi, diperkirakan modal dapat kembali setelah Tool Holder Mesin
Sekrap digunakan selama 150 jam atau 19 hari secara efektif.
43
BAB IV PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Berdasarkan kegiatan desain Tool Holder Mesin Sekrap dan perhitungan
biaya-biaya yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai
berikut:
1. Desain Tool Holder Mesin Sekrap dengan spesifikasi sebagai berikut:
Gambar 4.1 Tool Holder Mesin Sekrap
Keterangan gambar:
1. Baut Pengikat Pahat
2. Rumah Pahat
3. Pondasi Pahat
4. Baut Holder
5. Baut Tuas
44
6. Mur Holder
7. Tuas Penggerak
8. Baut Poros Penggerrak
9. Poros Penggerak
Gambar 4.2 Sepatu Tool Holder Mesin Sekrap
Keterangan gambar:
1. Rangka Sepatu 1
2. Poros Sepatu
3. Mur Poros
4. Rangka Sepatu 2
5. Sepatu
6. Mur Sepatu
7. Baut Sepatu
8. Pegas
9. Mur Pegas
10. Baut Pegas
45
2. Biaya-biaya yang dibutuhkan dalam proses desain dan pembuatan Tool
Holder Mesin Sekrap adalah:
Jumlah Biaya Biaya
Biaya Bahan Baku Rp 152.500
Biaya Komponen Standart Rp 23.900
Biaya Pemesinan Rp 214.500
Biaya Perakitan Rp 5.000
Biaya Desain Rp 35.280
Biaya Transportasi Rp 50.000
Jumlah Biaya Pembuatan Rp 481.180
Tabel 4.1 Biaya desain dan pembuatan alat
Jadi total biaya yang dibutuhkan dalam proses desain dan pembuatan Tool
Holder Mesin Sekrap adalah sebesar Rp 481.180,-
4.2 Saran Berdasarkan kesimpulan diatas saran yang dapat penyusun berikan adalah
sebagai berikut:
1. Pada mendessain Tool Holder Mesin Sekrap pemilihan material
sangatlah penting agar lebih kuat dari tool holder yang sudah ada pada
mesin sekrap di bengkel produksi. 2. Agar proses produksi pada mesin sekrap bisa efektif maka desain tool
holder harus lebih lengkap dan inofatif.
46
DAFTAR PUSTAKA
Jutz, Herman and Eduard Scharkus, 1961, Westerman Table for the Metal, Wiley Estern Limited, New Delhi, India.
Khurmi, R.S dan J.K Gupta, 1984, A Text Book of Machine Design, Eurasia
Publishing House, New Delhi. Kurniawan, 2000, Perencanaan Peralatan Penepat Dasar, Politeknik
Manufaktur Bandung, Bandung. Rahbini dan Akhmad Faizin, 2000, Ilmu Kekuatan Bahan, Politeknik Negeri
Malang, Malang. Sato, G. Takhesi dan N. Sugiarto Hartanto, 1999, Menggambar Mesin, Pradnya
Paramita, Jakarta. Sukrisno, Umar, 1983, Bagian – Bagian Mesin dan Merencana, Erlangga,
Jakarta. Suyitno, 1995, Mekanika Teknik 2, Pusat Pendidikan Politeknik, Bandung.
Syamsuddin, Lukman, 1985, Manajemen Keuangan Perusahaan, Raja
Grafindo Persada, Jakarta.
Tabel Square Threads
Gambar kerusakan pada kontruksi baut
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
1. Nama : Panji Agus Setyono
2. Tempat, tanggal lahir : Tulungagung, 18 Agustus 1989
3. Alamat rumah : Perum. Bangau Putih H34
Kedungwaru, Tulungagung
4. Nomor Telepon : 085646313007
5. Email : leosuga_panji@yahoo.com
6. Jenis Kelamin : Laki-laki
7. Status Perkawinan : Belum menikah
8. Agama : Islam
9. Kebangsaan : Indonesia
10. Hobi : Sepak Bola dan jalan-jalan
11. Latar Pendidikan :
a. Lulus dari SD Negeri Tertek 2 Tulungagung pada tahun 2001.
b. Lulus dari SMP Negeri 3 Tulungagung pada tahun 2004.
c. Lulus dari SMK Negeri 3 Boyolangu, Tulungagung pada tahun 2007.
d. Lulus dari Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Malang pada tahun 2010.
12. Keahlian :
a. Mengoperasikan computer :
• MS. Word
• Ms. Excel
• Ms. Powerpoint
b. Mengoperasikan Mesin :
• Drilling
• Turning
• Milling
• Grinding
c. Kemampuan mengelas
• SMAW
• OAW
• TIG
• MIG
13. Pelatihan Kerja :
a. PT. PJB UPHT Gresik
14. Pengalaman Organisasi dan Aktivitas Penunjang :
a. Angota Pasukan Anti Narkotika Politeknik Negeri Malang Tahun 2008/2009.
b. Angota Departemen Extern Badan Eksekutif Mahasiswa Tahun 2007/2008
c. Staf Ahli Departemen Pengabdian Masyarakat Badan Eksekutif Mahasiswa Tahun
2008/2009.
d. Mengikuti Penyuluhan Narkoba / HIV AIDS oleh Badan Narkotika Kota Malang dan
Dinas Kepemudaan Dan Olahraga Kota Malang di Hotel Trio Indah Malang Tahun
2009.
e. Mengikuti Kuliah Tamu Pengembangan Kepribadian di Politeknik Negeri Malang
Tahun 2008.
top related