Download - Design Mold For Plastic Ball Part
President University 1
Design Mold For Plastic Ball Part
A final project report
presented to
the Faculty of Engineering
By
Aris Marwanto
003201605005
in partial fulfillment
of the requirements of the degree
Bachelor of Science in Mechanical Engineering
President University
February 2020
i
DECLARATION OF ORIGINALITY
I declare that this final project report, entitled “Design Mold For Plastic Ball Part” is my
own original piece of work and, to the best of my knowledge and belief, has not been
submitted, either in whole or in part, to another university to obtain a degree. All sources
that are quoted or referred to are truly declared.
Cikarang, Indonesia, 20 February 2020
Aris Marwanto
003201605005
ii
DESIGN MOLD FOR PLASTIC BALL PART
By
Aris Marwanto
003201605005
Approved by
Dr.Eng, Rudi Suhradi Rachmat
Final Project Supervisor
Dr. Eng, Lydia Anggraini
Head of Study Program
Mechanical Engineering
iii
ACKNOWLEGDEMENT
First, I want to thank to Allah SWT because his blessing and his kindness my final thesis
can be complete. I would like to express my deep gratitude and my special thanks to
people around me to encourage and always supporting in completing my thesis:
1. My Family, my parents, my sister, and my wafe. Thank you for always supporting
me no matter how the situation. Thank you for always be there when I need you the
most. And the last Thank you for all of your prayers
2. Dr. Eng Rudi Suhradi Rachmat, as my thesis advisor for the continuous support of
my final project report, for his patience, for his motivation, for his embracement,
for his enthusiasm, and for his immense knowledge. His guidance leads me to
develop myself and he open my mind about seeing things carefully, he helped me
all the times without a slight of hesitation in writing this final project report.
3. Mrs. Lydia Anggraini, ST., M.Eng., Ph.D. as Head of Mechanical Engineering
Study Program
4. All lecturers of Mechanical Engineering Study Program. Thank you for every
knowledge that you gave to me so I can complete my thesis.
5. My Classmate in Mechanical Engineering 2016 night. Thank you for your support
inside of the class or outside the class.
iv
APPROVAL FOR SCIENTIFIC PUBLICATION
I hereby, for the purpose of development of science and technology, certify and approve to
give President University a non-exclusive royalty-free right upon my final project report
with the title:
DESIGN MOLD FOR PLASTIC BALL PART
Along with the related software or hardware prototype (if needed). With this non-exclusive
royalty-free right, President University is entitled to conserve, to convert, to manage in a
database, to maintain, and to publish my final project report. These are to be done with the
obligation from President University to mention my name as the copyright owner of my
final project report.
Cikarang, Indonesia, 20 February 2020
Aris Marwanto
003201605005
v
ABSTRAK
Dalam upaya perusahaan untuk melakukan cost down supaya provit dan saving perusahaan
semakin tinggi maka dilakukanlah berbagai kaizen atau improvement, salah satunya yaitu
untuk suatu part plastic dengan bentuk bola assy termasuk part konsumtif yang sebelumnya
harus indent di luar negeri, harga part yang mahal, dan harus menunggu dan membayar
biaya pengirimannya. Karena itu sekarang di produksi sendiri dengan pembuatan mold
atau cetakan yang kemudian memproduksi part tersebut. Pada perancangan mold atau
cetakan tersebut untuk material produk menggunakan material High Impact Polystyrene
(HIPS) dan akan di aplikasikan pada mesin injection dengan kapasitas 30 ton. Kelebihan
dari perancangan mold atau cetakan ini adalah menggunakan sistem 3 plate yang secara
automatis memisahkan runner dengan partnya sehingga tidak ada second proses. Hasil
akhir dalam tugas akhir ini adalah rancang bangun mold atau cetakan part bola dengan
sistem 3 plate.
Keywords: molding, injection, desain mold, mold 3 plate
vi
DAFTAR ISI
DELCARATION OF ORIGINALITY .…………………………………………………………..………….....i
DESIGN MOLD FOR PLASTIC BALL PART ................................................................... ii
ACKNOWLEGDEMENT .................................................................................................... iii
APPROVAL FOR SCIENTIFIC PUBLICATION .............................................................. iv
ABSTRAK ............................................................................................................................ v
DAFTAR ISI ........................................................................................................................ vi
BAB I .................................................................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ............................................................................................................ 1
1.2 Rumusan Masalah ...................................................................................................... 2
1.3 Ruang Lingkup Bahasan ............................................................................................. 2
1.4 Batasan Masalah ......................................................................................................... 3
1.5 Tujuan Penulisan ........................................................................................................ 3
1.6 Sistematika Penulisan ................................................................................................. 3
BAB II .................................................................................................................................. 5
2.1. Uigraphics NX ............................................................................................................ 5
2.2. Pengertian Injeksi mold .............................................................................................. 5
2.3. Struktur Mold ............................................................................................................ 5
2.3.1. Tipe Runner Less Mold ........................................................................................ 5
2.3.2. Tipe 2 Plat ............................................................................................................. 6
2.3.3. Tipe 3plat .............................................................................................................. 7
2.4. Perancangan ................................................................................................................ 9
2.4.1. Penyusutan ............................................................................................................ 9
2.4.2. Partingline ............................................................................................................. 9
2.4.3. Sistem Returner Blok .......................................................................................... 10
2.4.4. Sistem penekan ................................................................................................... 10
2.4.5. Sistem Pendinginan ............................................................................................. 10
2.4.6. Kontrol Jumlah Rongga Cetakan Berdasarkan Kemampuan Mesin ................... 11
vii
2.5. Manufakturing .......................................................................................................... 12
2.5.1. Mesin CNC Milling ........................................................................................... 12
2.5.2. Mesin Wire Cut ................................................................................................. 13
2.5.3. Mesin Surface Grinding .................................................................................... 14
2.5.4. Mesin Ukur CMM ............................................................................................. 15
2.5.5. Mikrometer ....................................................................................................... 16
2.5.6. Mesin Injeksi ..................................................................................................... 17
BABIII ................................................................................................................................ 21
Diagram Alur Proses ........................................................................................................... 21
3.1. Produk Part Bola ......................................................................................................... 22
3.1.1 Material Produk ................................................................................................ 22
3.1.2 Properti Material HIPS .................................................................................... 23
3.2 Perancangan ................................................................................................................. 24
3.2.1 Menentukan Area Partingline............................................................................ 24
3.2.2 Menentukan Size Mold ..................................................................................... 27
3.2.3 Konsep Perancangan ......................................................................................... 29
3.3. Material ....................................................................................................................... 34
3.4. Proses Manufakturing ................................................................................................. 36
3.4.1. Surface Grinding ............................................................................................... 36
3.4.2. CNC Milling ...................................................................................................... 37
3.4.3. Wire Cut ............................................................................................................ 39
BAB IV ................................................................................................................................ 41
4.1 Menentukan Dimensi Core Dan Kaviti ...................................................................... 41
4.2. Kontrol Mesin Injeksi ................................................................................................. 41
4.3. Kontrol Dimensi Mold ............................................................................................... 42
4.4. Kontrol Jumlah Kaviti ................................................................................................ 43
4.5. Perhitungan Pegas Ejektor ......................................................................................... 45
4.6. Perhitungan Pegas Returner ....................................................................................... 46
4.7. Material Dan Standart Part Pada Mold ....................................................................... 47
4.8. Proses Manufakturing Part Bola ................................................................................. 47
viii
4.9. Hasil Pengukuran Core Kaviti Dan Part Bola ............................................................ 49
4.10. Analisa Ketika Trial Awal Atau T.0 ......................................................................... 55
BAB V ................................................................................................................................. 57
5.1. Kesimpulan ................................................................................................................. 57
5.2. Saran ........................................................................................................................... 57
Daftar Pustaka ..................................................................................................................... 58
LAMPIRAN ........................................................................................................................ 59
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Jig transfer ruber……………………………………………………………. 2
Gambar 2.1. Tipe mold runner less………………………………………………………. 6
Gambar 2.2. Tipe mold 2 plat …………………………………………………………… 7
Gambar 2.3. Tipe mold 3 plat…………………………………………………………….. 8
Gambar 2.4. Contoh partingline …………………………………………………………. 9
Gambar 2.5. Pendingin ………………………………………………………………….. 10
Gambar 2.6. CNC Makino ……………………………………………………………… 13
Gambar 2.7. Wire cut Sodic …………………………………………………………….. 14
Gambar 2.8. Surface grinding Okamoto………………………………………………… 15
Gambar 2.9. Mesin CMM……………………………………………………………….. 16
Gambar 2.10. Mikrometer……………………………………………………………….. 17
Gambar 2.11. Proses injeksi ……………………………………………………………... 19
Gambar 2.12. Mesin injeksi Sumitomo …………………………………………………. 20
Gambar 3.1. Partinglinne produk ……………………………………………………….. 24
Gambar 3.2. Area gate ………………………………………………………………….. 25
Gambar 3.3. Drawing detail produk …………………………………………………….. 26
Gambar 3.4. Spesifikasi mesin ijeksi ………………………………………………….... 27
Gambar 3.5. Size mold ………………………………………………………………….. 28
Gambar 3.6. Konsep mold 3 plat………………………………………………………… 29
Gambar 3.7. Bagian striper plat………………………………………………………….. 30
Gambar 3.8. Returner blok ……………………………………………………………… 31
Gambar 3.9. Sistem pendingin kaviti ..........……............................................................... 32
Gambar 3.10. Sistem pendingin core ..........……............................................................... 33
Gambar 3.11. Proses surface grinding…………………………………………………… 37
Gambar 3.12. Proses CNC milling ..........……...................................................................38
Gambar 3.13. Proses wire cut ..........…….......................................................................... 39
Gambar 3.14. Garis alur pemotongan pada proses wire cut ..........…….............................40
Gambar 3.15. Simulasi garis program wire cut ..........……............................................... 40
Gambar 4.1. Proses injeksi………………….. ..........……................................................ 48
x
Gambar 4.2. Parameter setting mesin …………………………………………………… 49
Gambar 4.3. Proses pengukuran kaviti dengan mesin CMM…………………………… 50
Gambar 4.4. Proses pengukuran core dengan mesin CMM …………………………….. 51
Gambar 4.5. Proses pengukuran returner blok dengan mesin CMM ………………….... 51
Gambar 4.6. Proses pengukuran part bola dengan mesin CMM………………………… 52
Gambar 4.7. Proses pengukuran part bola dengan micrometer…………………………. 52
Gambar 4.8. Hasil pengukuran core…………………………………………………….. 53
Gambar 4.9. Hasil pengukuran kaviti……………………………………………………. 53
Gambar 4.10. Hasil pengukuran returner blok…………………………………………… 54
Gambar 4.11. Hasil pengukuran part produk…………………………………………….. 54
Gambar 4.12. Hasil part produk dari proses injeksi ……………………………………... 55
Gambar 4.13. Pembebas atau release returner blok …………………………………….. 55
Gambar 4.14. Modif area ejektor ……………………………………………………….. 56
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Properti material HIPS ………………………………………………………. 23
Tabel 3.2. Standar material ……………………………………………………………... 34
Tabel 3.3. Properti material NAK80…………………………………………………….. 35
Tabel 3.4. Properti material S50C……………………………………………………….. 36
Tabel 4.1. Spesifikasi mesin injeksi……………………………………………………... 43
Tabel 4.2. Standar material………………………………………………………………. 47
Tabel 4.3. Parameter mesin……………………………………………………………... 49
xii
NOMENCLATURE
Symbol Description Unit
Pm Flexural strength kgf/𝑐𝑚2
Ac Area kaviti 𝑐𝑚2
Ar Area runner 𝑐𝑚2
P Tekanan injeksi kgf/cm2
F Gaya cekam ton
Sv Kapasitas injeksi maks. cm3
Q Kapasitas alir maks. cm3/sec
R Kapasitas plasticizing kg/jam
Vp Volume produk cm³
Vr Volume runner cm3
ρ massa jenis gr/cm³
1
President University
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Perkembangan industri manufaktur saat ini sangat pesat. Banyak perusahaan
manufaktur yang berusaha untuk meningkatkan profit supaya perusahaan tersebut terus
berkembang. Salah satu upaya perusahaan untuk meningkatkan profit yakni dengan
membuat kaizen atau perbaikan. Salah satu perusahaan manufaktur yang sedang
berkembang tersebut adalah PT. NIPPO MECHATRONICS INDONESIA yang
merupakan perusahaan yang bergerak pada bidang injection moulding dan Teflon coating
dengan kostumer yang sangat banyak dan skala usaha cukup besar.
Salah satu kaizen yang dilakukan PT. NIPPO MECHATRONICS INDONESIA
yaitu pembuatan mold untuk part jig transfer rubber,jig tersebut berbentuk bola assy atau
setengah bola yang di gabungkan hingga berbentuk bola. Selama ini part tersebut dibeli
dari jepang dan harus inden terlebih dahulu, untuk konsumsi atau kebutuhan part ini
sekitar 390 pcs per bulan harganya Rp14.000,00 untuk satu setnya, setelah di
perhitungkan biaya untuk material dan proses hingga jadi sekitar Rp7.430,00 untuk satu
setnya maka dibuat cetakanya atau mold supaya bisa produksi di perusahaan ini.
Mold ini di design menggunakan type mold 3 plate supaya tidak ada second proses
karena runner langsung terlepas dari produknya oleh runner plate, mold ini juga akan di
jalankan di mesin injection dengan kapasitas 30 ton untuk meminimalisir biaya produksi
karena semakin besar kapasitas semakin besar konsumsi listriknya. Material produk / part
yang di pakai yaitu High Impact Polystyrene (HIPS) Dalam proses pembuatan design
mold ini menggunakan software Unigraphics NX (UG).
2
President University
Gambar 1.1. jig untuk transfer rubber
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang dari masalah diatas sehingga didapat inti-inti dari
masalah-masalah yang ditemukan pada perancangan ini. Adapun beberapa rumusan-
rumusan masalah yang ada didalam perancangan ini adalah sebagai beirkut :
Merancang mold yang mudah dalam proses machining.
Produk plastik bola assy terdapat undercut yang berfungsi untuk mengikat
produk lawanya .
Kapasitas mold kaviti tunggal/ single cavity
Kapasitas mesin injeksi yang digunakan untuk produksi 30ton
1.3 Ruang Lingkup Bahasan
Menentukan tahapan perancangan dan disesuaikan dengan kondisi di lapangan.
Melakukan analisa dan perhitungan untuk mengetahui kemampuan mold/cetakan
terhadap mesin yang digunakan sesuai dengan kondisi di lapangan
3
President University
1.4 Batasan Masalah
Batasan-batasan masalah dalam pembuatan karya tulis ini adalah sebagai berikut :
Perhitungan estimasi biaya produk berdasarkan jumlah dan kerumitan proses
pemesinan tidak akan dibahas pada karya tulis ini.
Harga dari mold/cetakan yang dirancang tidak dibahas.
Material untuk produk ini menggunakan material HIPS.
Penulis hanya menitik beratkan di proses core, cavity, dan returner block
Untuk proses manufaktur hanya menjelaskan proses machining dan tidak membahas
mengenai tool yang digunakan serta parameter yang di gunakan.
Tidak membahas perhitungan untuk parameter mesin injection namun penulis
melampirkan parameter yang digunakan.
1.5 Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan ini merupakan tujuan berdasarkan proses disain dan rancang
bangun hasil akhir atau keluaran yang akan dihasilkan karya tulis ini, dengan kata lain
tujuan pokok dibuatnya karya tulis ini adalah sebagai berikut :
Menghasilkan rancangan mold/cetakan plastik bola yang sesuai dengan tuntutan
konsumen.
Mengetahui kontruksi perancangan dari core, cavity, dan returner block.
Mengetahui proses machining di setiap pengaplikasian masing-masing mesin.
1.6 Sistematika penulisan
Sistematika penulisan merupakan pemahaman penulisan, dimana pembaca dapat
mengerti isi semua dari penelitian ini dibuat. Berdasarkan hal tersebut maka akan dibahas
sistematika penulisan sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Berisi latar belakang penulisan, rumusan masalah, ruang lingkup bahasan, batasan
masalah, tujuan penulisan, dan sistematika penulisan.
4
President University
BAB II LANDASAN TEORI
Berisi tentang teori-teori pendukung yang berkaitan dengan permasalahan yang
dipaparkan oleh penulis mengenai metoda perancangan dan perancangan injeksi plastik
mold.
.
BAB III METODOLOGI
Berisi tentang desain konsep yang digunakan, pemilihan material, proses
manufacturing.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Berisi hasil yang diperoleh dari pengujian fungsi mold melalui percobaan di mesin
injection, dan hasil dari data produk yang di hasilkan.
BAB V PENUTUP
Berisi kesimpulan akhir sebagai jawaban atas tujuan perancangan serta saran terkait
dengan hasil perancangan.
5
President University
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Unigraphics NX
Dikenal sebagai NX Unigraphics atau sering disebut dengan UG, merupakan CAD /
CAM / CAE high-end canggih yang termasuk merupakan sepaket perangkat lunak yang
dikembangkan Unigraphics, sejak tahun 2007 oleh Siemens PLM Software. Pada
Software ini mengintegrasi prinsip-prinsip dasar pengetahuan, desain industri, model
geometri, analisis lanjut, dan simulasi gambar. Selain itu pada software ini memiliki
kemampuan untuk model hybrid yang sangat kuat dengan mengintegrasi constraint-based
feature modeling dan explicit geometric modeling.
Unigraphics ini digunakan untuk :
Design/Gambar (parametrik dan direct solid / Surface Modelling)
Engineering Analysis (statis, dinamis, elektro-magnetik, termal, menggunakan Finite
element Method , dan cairan menggunakan Finite Volume Method).
Manufacturing desain dengan meyertakan modul mesin.
2.2 Pengertian Injection Mold
Injection molding merupakan suatu proses yang digunakan untuk menghasilkan
produk-produk dari plastik dengan cara menekan cairan plastik dari mesin injeksi ke dalam
rongga cetak yang berada di dalam cetakan (mold).
2.3 Struktur mold
2.3.1 Tipe mold runner less
Pada 2 plate dan 3 plate terdapat produk dan runner, tetapi pada runnerless mold hanya
produk saja, Dalam runnerless mold terdapat hot runner mold, insulation mold, hot spring
pool mold, dsb. Saat ini kalau menyebut runneless mold diartikan sebagai hot runner mold.
Karakteristik :
Sama sekali tidak menimbulkan runner dan yang dikeluarkan hanyalah produk
saja,untuk itu tidak perlu alat untuk menangani runner.
Sprue maupun runner bisa melebur karena adanya pemanas (heater) yang
memudahkan dalam memasukkan material cair kedalam mold
6
President University
Cocok untuk otomatisasi dan memiliki ‘keuntungan lebih’ dalam memproduksi
barang dalam jumlah besar.
Metode pemberian pemanasan material :
Biasanya pencairan molding material dilakukan di dalam cylinder. Tetapi pada
runneless mold ini pencairan dilakukan dengan perangkat hot runner.
Gambar 2.1 Mold runner less
2.3.2 Tipe mold 2 plate
PL (Parting Line) mold hanya ada1 saja dan mold terbagi menjadi 2 bagian saja yakni
cavity dan core
Karakteristik :
Dibandingkan dengan 3 plate dan runnerless mold, kontruksi 2 plate lebih
sederhana/simple.
Biaya pembuatannya murah.
Model gate, side gate, direct gate, sub marine gate, dsb. Yang sering dipakai adalah
side gate dan direct gate. Apabila menggunakan sub marine gate, maka secara
otomatis produk dan runner (termasuk sprue dan gate) keluar terpisah-pisah.
Kelemahan:
Penggunaan side gate dan direct gate memerlukan penanganan lanjutan untuk
runnernya, sehingga tidak cocok untuk otomatisasi dan penghematan tenaga kerja.
7
President University
Gambar 2.2 Mold 2 plate
2.3.3 Tipe mold 3 Plat
Terdapat 2 PL,yakni PL untuk mengeluarkan runner dan PL untuk mengeluarkan produk.
Mold ini terbagi menjadi cavity, core dan runner stripper plat.
8
President University
Karakteristik:
Secara otomatis bisa memisahkan antara produk dan runner, maka sesuai untuk
otomatisasi
Digunakan untuk produksi dengan volume besar
Kelemahan:
Dibandingkan dengan 2 plate, kontruksinya lebih rumit
Biaya pembuatannya mahal.
Gambar 2.3 Mold 3 plat
9
President University
Dkvt : Dimensi kaviti atau inti
Dp : Dimensi produk
S : Nilai penyusutan dari material
plastik
2.4 Perancangan Mold
2.4.1 Penyusutan
Penyusutan (shrinkage) yaitu pengecilan dimensi aktual produk dari dimensi pada
rongga cetak. Penyusutan terjadi karena adanya perubahan fase dari cair ke padat akibat
perubahan temperatur, dan berlangsung selama terjadi proses pendinginan. Terjadinya
penyusutan ini berpengaruh terhadap perubahan dimensi pada hasil produk jadinya, sehingga
perubahan ini perlu dikompensasi pada saat awal penentuan dimensi core dan rongga cetak
atau kaviti.
Penyusutan linear :
pkvt DS
D
%%100
%100
Perhitungan ini lebih diutamakan apabila setiap dimensi dari produk menjadi prioritas
dibandingkan volumenya.
2.4.2 Parting Line
Parting line yaitu garis pemisah yang memisahkan rongga kaviti dengan core, pada
beberapa produk garis ini mudah terlihat, tetapi ada juga yang tidak terlihat dengan jelas. Hal
yang perlu diperhatikan dalam menentukan produk diantaranya yaitu, produk harus bisa
keluar dengan mudah dari kaviti, dan hindari bagian yang bergesekan, serta kemudahan dalam
pengerjaannya, juga penempatan untuk penyentak (ejector). Jumlah parting line dapat lebih
dari satu tergantung pada konstruksi cetakannya.
Gambar 2. 4 Contoh Parting Line
10
President University
w = 𝑉𝑒 x g x ρ x μ
2.4.3 Sistem returner block
sistem ini di gunakan untuk mengeluarkan atau membebaskan produk yang terdapat
undercut yang masi terjangkau,sistem kerjanya yaitu secara otomatis ketika mold terbuka
dapat mendorong produk keluar karena terjadi dorongan oleh spring. Pada sistem ini terdapat
3 part yaitu plate,spring,dan baut stoper. Untuk mengetahui kebutuhan spring yang sesuai
maka dapat diperoleh cara untuk menghitung sebuah gaya spring dengan menggunakan rumus
berikut :
w = Gaya yang dibutuhkan (N)
𝑉𝑒 = Volume plate (𝑚𝑚3)
(dari jurnal repositori.umy.ac.id) g = Gravitasi bumi (9.81 m/𝑠2
ρ = Density plate (kg/𝑚𝑚3)
μ = Konstanta (10−6kg)
2.4.4 Sistem penekan
Sistem penekan digunakan setelah produk didinginkan dan cetakan terbuka. Jika
terjadi kesalahan pada perancangan sistem penyentak maka dapat menyebabkan cacat produk
seperti terjadinya perubahan bentuk, atau adanya sobekan.
Ejector pin merupakan salah satu jenis ejector yang dapat digunakan untuk beragam
bentuk produk. Keuntungan penggunaan ejector pin yaitu mudah dalam penggunaan dan
harga yang lebih murah karena banyak terdapat di pasaran.
2.4.5 Sistem Pendingin
Temperatur plastik pada saat ejeksi harus lebih rendah dari temperatur pada saat
injeksi namun tidak benar-benar dingin. Mekanisme pendinginan diperlukan untuk
mendinginkan produk dan menjaga suhu cetakan agar tetap berada pada temperatur kerjanya.
Pada system ini didukung oleh mesin MTC (Mold Temperature Control)
Jarak antar lubang :
x ≈ (2,5 s.d. 3,5) D
y ≈ (0,8 s.d. 1,5) x
Gambar 2.5 Pendingin
11
President University
2.4.6 Kontrol Jumlah Rongga Cetakan berdasarkan kemampuan mesin
Kaviti merupakan pelat cetakan yang membentuk produk dalam rongga cetak.
Penentuan jumlah kaviti melibatkan unsur yang bersumber pada kebutuhan pemesan dan
kapasitas mesin yang akan digunakan. Penentuan ini didasarkan pada kapasitas mesin yang
kemudian diperhitungkan untuk mengetahui kesesuaian dan kemampuan kapasitas mesin
tersebut dengan jumlah kaviti yang diinginkan.
Perhitungan dilakukan terhadap gaya cekam, kapasitas injeksi, kapasitas alir, dan
kapasitas plasticizing. (Menges/Mohren, 1986:90)
1. Berdasarkan kemampuan untuk gaya cekam mesin pada tipe mold 3 plat
1000
pmxAcfc
dan
1000
2 pmxArfr
fc = Gaya cekam pada core( ton force)
fr = Gaya cekam area runner (ton force)
pm = Standar material (Kgf/ cm2)
Ac = Luas area core (cm2)
Ar = Luas area runner (cm2)
Penentuan untuk gaya cekam cetak berdasarkan dari hasil tertinggi perhitungan antara
gaya cekam pada core dan gaya cekam pada runner.
2. Berdasarkan kemampuan kapasitas injeksi mesin
)(
2VrVp
SvN
N2 = Jumlah rongga cetakan
Sv = Maks. Kapasitas injeksi (cm3)
Vp = Volume produk (cm3)
Vr = Volume runner (cm3)
3. Berdasarkan kemampuan kapasitas alir mesin
)(
.3
VrVp
QtcN
N3 = Jumlah rongga cetakan
Q = Maks. Kapasitas alir (cm3/s)
tc = Estimasi Cycle time (s)
4. Berdasarkan kemampuan kapasitas plasticizing
12
President University
)(
3600
1000.
4VrVp
Rtc
N
N4 = Jumlah rongga cetakan
R = Maks kapasitas plasticizing (g/s)
tc = Estimasi Cycle time (s)
ρ = Berat jenis plastik (Kg/cm3)
2.5 Manufakturing
Manufaktur merupakan suatu cabang industri yang mengaplikasikan material, mesin,
peralatan, tenaga kerja dan suatu medium proses untuk mengubah bahan mentah menjadi
barang jadi sesuai dengan perancangannya. Berikut ini beberapa mesin dan peralatan ukur
yang di gunakan penulis dalam proses manufakturing mold bola ini
2.5.1 Mesin CNC Milling
Mesin CNC Milling yaitu mesin milling dimana pergerakan meja pada mesin ( sumbu
X dan Y ) serta spindle (rumah cutter) dikendalikan oleh suatu program. Program tersebut
berisi langkah-langkah perintah yang harus dijalankan oleh mesin CNC. Program tersebut
bisa dibuat langsung pada mesin CNC (huruf per huruf, angka per angka),yang hasil
programnya disebut dengan program NC, atau dibuat menggunakan PC plus software khusus
untuk membuat program NC. Program seperti ini disebut dengan CAM.
Prinsip Kerja Mesin CNC Miling
Secara umum, prinsip kerja dari mesin CNC milling adalah dengan membaca program
CNC yang dibuat oleh programmer dengan cara mengetik langsung pada mesin atau membuat
program pada software pemrograman CNC. Selanjutnya, program CNC yang lebih dikenal
dengan G-Code tersebut akan dikirim dan dieksekusi oleh processor untuk menggerakkan
perkakas-perkakas di dalam mesin hingga menghasilkan produk yang sesuai dengan program.
Dalam menyusun kode program CNC ini, ada dua metode yang bisa digunakan, yaitu
metode incremental dan metode absolute.
1. Metode Incremental
Metode incremental adalah suatu metode pemrograman CNC yang titik awal
penempatannya selalu berpindah sesuai dengan titik yang terakhir. Dengan metode ini, setiap
kali gerakan pada proses pengerjaan benda berakhir, titik akhir gerakan alat potong akan
dianggap sebagai titik awal gerakan alat potong pada tahap selanjutnya.
13
President University
2. Metode Absolute
Berbeda dengan metode incremental, pada metode absolute ini titik awal yang
digunakan sebagai acuan akan selalu tetap pada satu titik selama mesin beroperasi.
Gambar 2.6 CNC makino vertical machining centers 3 axis
2.5.2 Mesin wire cut
Proses permesinan wire cut merupakan proses permesinan dengan menggunakan
proses erosi yang dihasilkan dari perbedaan potensial lewat sebuah kawat. Elektrodanya
adalah sebuah kawat gulungan yang terus berputar dan berganti selama proses permesinan
berlangsung. Selama proses erosi, kawat selalu berganti dan berputar agar pada setiap erosi
kawat yang digunakan selalu baru dan tidak putus. Kawat yang digunakan bisa terbuat dari
tembaga , brass, zink,dll
Prinsip Kerja Wire Cut machining
Wire cut menggunakan sebuah kawat elektroda (electrode wire) panas yang bergerak
menembus benda kerja. Benda kerja yang dapat diproses menggunakan wire cut berupa
14
President University
material konduktif karena basis kerjanya menggunakan listrik. Panas yang terjadi pada kawat
disebabkan oleh pulsa elektrik DC yang dibangkitkan antara kawat dengan benda kerja, hal
ini serupa dengan proses EDM lainnya dimana kawat menjadi kutub negative dan benda kerja
menjadi kutub positif sehingga akan dapat menimbulkan loncatan bunga api.
Di antara kawat dan benda kerja terdapat air yang ter-deionisasi yang disebut
dielectric. Proses deionisasi akan menyebabkan air menjadi air murni yang berfungsi sebagai
insulator dan air tap yang mengandung mineral, sehingga hal tersebut membuat kawat
menjadi sangat konduktif.
Gambar 2.7 Wire Cut SODIC seri AG600L
2.5.3 Mesin surface grinding
Mesin Surface Grinding yaitu mesin gerinda yang mengacu pada pembuatan bentuk
datar dan permukaan yang rata pada sebuah benda kerja yang berada di bawah batu gerinda
yang berputar. Pada umumnya mesin gerinda digunakan untuk penggerindaan permukaan
yang meja mesinnya bergerak horizontal bolak-balik. Benda kerja dicekam pada meja
magnetik, dan digerakkan maju mundur meja magnet di bawah batu gerinda. Meja pada mesin
gerinda datar dapat dioperasikan secara manual atau otomatis yang dapat diatur pada bagian
tuasnya.
Prinsip kerja utama dari mesin surface grinding yaitu pergerakan bolak-balik benda
kerja, dan gerak rotasi dari tool batu gerinda. Dilihat dari prinsip kerja utama mesin tersebut,
mesin surface grinding secara garis besar mempunyai tiga gerakan utama, yaitu:
15
President University
a. Gerak putar batu gerinda.
b. Gerak meja memanjang dan melintang.
c. Gerak pemakanan (feeding)
Gambar 2.8 Mesin surface grinding OKAMOTO
2.5.4 Mesin ukur CMM
CMM merupakan sebuah instrument yang digunakan untuk mengukur tiga dimensi
(3D), dimensi yang diukur adalah ruang yang memiliki panjang, lebar dan tinggi, yang
diterjemahkan ke dalam system koordinat kartesian X, Y dan Z. Kemudian data koordinat
yang terukur oleh CMM dikonversikan menjadi data pengukuran seperti posisi, diameter,
jarak, sudut, dsb.
prinsip kerja CMM adalah membaca perubahan posisi dari suatu titik acuan terhadap
mesin itu sendiri. Perubahan posisi tersebut kemudian direkam dan diproses menjadi data
hasil pengukuran menggunakan software yang disertakan dalam CMM.
16
President University
Gambar 2.9 Mesin CMM
2.5.5 Mikrometer
Mikrometer merupakan salah satu alat ukur panjang. Mikrometer memiliki tingkat
ketelitian tertinggi. Tingkat ketelitian mikrometer mencapai 0,01 mm atau 0,001 cm. Dengan
ketelitiannya yang sangat tinggi, mikrometer dapat digunakan untuk mengukur dimensi luar
dari benda yang sangat kecil maupun tipis seperti kertas, pisau silet, maupun kawat.
Prinsip Kerja Mikrometer :
Mikrometer memiliki ketelitian sepuluh kali lebih teliti daripada jangka sorong.
Ketelitiannya sampai 0,01 mm. Alat ukur ini mempunyai batang pengukur yang terdiri atas
skala dalam milimeter, dan juga sekrup berskala satu putaran sekrup besarnya sama dengan
0.5 mm dan 0.5 mm pada skala utama dibagi menjadi 100 skala kecil yang terdapat pada
sekrup.
17
President University
Gambar 2.10 Mikrometer MITUTOYO
2.5.6 Mesin injeksi
injection molding machine adalah mesin yang digunakan untuk membuat plastik dengan
sistem cetakan injeksi. Pada proses injeksi plastic terdapat 2 metode yang digunakan , yaitu
proses injeksi vertical dan proses injeksi horizontal. Pada kesempatan kali ini saya akan bahan
proses injeksi horizontal dikarenakan pertimbangan bahwa proses injeksi ini lebih luas dan
memiliki variasi yang lebih banyak. Berikut ini adalah 5 langkah dalam urutan kerjanya
1. Mold Closed
Penutupan cetakan adalah langkah pertama pada proses sebuah mesin injeksi plastic. Bagian
sisi core di kaitkan pada moving platen, bagian inilah yang berfungsi membuka dan menutup,
sedangkan sisi cavity di ikatkan pada stationar platen
2. Pengisian (Injection)
Setelah cetakan atau mold di himpit dengan pressure yang tinggi, langkah selanjutna adalah
proses penyuntikan . Unit injeksi yang terdiri dari nozel, barrel dan screw bergerak mendekati
mold sehingga nozzle bersentuhan dengan mold dengan tekanan tinggi hingga 100 kg/cm2.
Kemudian mesin melakukan injeksi / pengisian ke mold.
3. Holding Injection (Menahan Injeksi)
Diatur sedemikian rupa dengan harapan pada proses penyempurnaan hanya akan
membutuhkan nilai yang benar-benar efisien, Penyempurnaan hasil produk berada pada
18
President University
bagian proses ini. Dalam proses ini tidak lagi menitikberatkan kecepatan di dalam pengaturan
parameternya, hanya besaran tekanan yang kita atur beserta waktu yang kita butuhkan. Pada
mesin sekarang terdapat 2 atau lebih Tekanan Holding dengan 2 atau lebih setting waktu yang
disediakan.
4. Charging dan Cooling
Proses ke 4 dalam cara kerja mesin injeksi plastik ini adalah proses pengisian ulang dan
pendinginan. Yang di maksud dengan charging adalah mengisi ulang plastic cair ke dalam
molding pada tahapan berikutnya, sedangkan yang di namakan cooling yaitu waktu
pendinginan yang bersamaan dengan proses charging berjalan. Direkomendasikan jika waktu
cooling lebih lama daripada waktu charging, dikarenakan jika proses terbalik maka akan
terjadi tumpahan material lelehan plastic dari nozzle ketika mold di buka pada siklus
berikutnya.
5. Membuka Mold
Tahapan terakhir dalam proses cara kerja mesin injeksi plastic ini adalah membuka mold itu
sendiri. Tahapan membuaka mold memiliki 4 proses utama yakni melepas clamp mold,
Membuka mold dengan kecepatan dan tekanan rendah, Gerakam membuka pada kecepatan
tinggi, dan Ejection atau melepas produk dari mold
19
President University
Gambar 2.11 Proses injeksi
20
President University
Gambar 2.12 Mesin injeksi SUMITOMO
21
President University
BAB III
METODOLOGI
Diagram alur proses :
Analysis
fgagadfg
aeartefag Desain (CAD)
Pemilihan material
material
Proses manufakturing
Assembly
Pengukuran core
cavity
Trial
Data
produk
Kesimpulan
SELESAI
MULAI
Trouble Repair
22
President University
3.1 Produk part bola
Dalam perancangan pembuatan mold yang paling utama adalah part atau produk yang
akan di buat mold. Di karya tulis ini penulis membahas tentang perancangan mold untuk part
bola dan berikut ini adalah beberapa yang berkaitan dengan part tersebut.
3.1.1 Material Produk
Pada karya tulis ini untuk material yang digunakan pada part bola yaitu Hight Impact
Polystyrene (HIPS). Material ini mempunyai sifat mekanis yang sangat baik dan banyak
digunaka pada proses injection molding untuk pembuatan alat rumah tangga, part otomotif,
konteiner, wadah makanan dan lain-lain.
3.1.2 Properties Material Hight Impact Polystyrene (HIPS)
Dalam perancangan molding hal terpenting yang harus di perhatikan adalah properties
material yang akan dirancang untuk mengetahui shringkage atau penyusutan supaya produk
yang di hasilkan dari rancangan mold tersebut sesuai dengan yang di harapkan. Dilihat dari
tabel dibawah dalam perancangan ini di ambil range shringkage di 0.5% .
23
President University
Tabel 3.1 properties material HIPS
24
President University
3.2 Perancangan
3.2.1 Menentukan area parting line dan gate
Sebelum produk dibuat cetakan atau mold maka ditentukan parting line terlebih
dahulu, parting line sangat berpengaruh terhadap konstruksi atau model dalam perancangan
molding. Semakin banyak parting line biasanya konstruksi mold semakin rumit namun bukan
berarti sedikit parting line semakin bagus meliankan penentuan partingline bertujuan
bagaimana produk bisa dengan mudah dikeluarkan dari rongga dan bagaimana segi
kemudahan dalam proses pembuatan konstruksinya. Untuk menentukan gate karena dalam
perancangan ini mengguankan 3 plate maka menggunakan pin point gate karena selain
pembuatanya lebih mudah dan mudah untuk repair atau modifikasi bila terjadi masalah.
Berikut ini adalah area partingline dan gate produk yang akan di buat mold :
Gambar 3.1 parting line produk
Parting
line
Under cut
25
President University
Gambar 3.2 area gate
Area gate
Runner
26
President University
Drawing detail part :
Gambar 3.3 drawing detail part
27
President University
3.2.2 Menentukan size mold
Untuk menentukan size mold mengacu dari spesifikasi mesin yang akan digunakan
untuk produksi part tersebut yaitu menggunakan mesin sumitomo seri SE30DUZ. Size mold
harus sesuai dengan spesifikasi mesin yang akan di gunakan untuk tiknes atau ketebalan
mold tidak boleh melebihi 300mm dan kurang dari 150mm dan untuk tinggi dan lebar di
sesuaikan dengan tie bar mesin yang digunakan atau tidak melebihi 310mm untuk lebar dan
290mm untuk tingginya.
Gambar 3.4 spesifikasi mesin injection
28
President University
Berdasarkan dari spesifikasi mesin sehingga size mold dapat ditentukan sebagai berikut:
Gambar 3.5 size mold
29
President University
3.2.3 Konsep perancangan
A. Tipe mold
Untuk perancangan, mold ini di desain dengan tipe mold 3 plate supaya tidak ada
proses kedua atau pemotongan runner karena tipe mold jenis ini secara otomatis memisahkan
runner dengan produk oleh striper plate.
Berikut gambar desain mold type 3 plate:
Gambar 3.6 Konsep mold 3 plate
B. Striper plate atau runner plate
striper plate adalah ciri utama dari mold tipe 3 plate yang fungsinya untuk
memisahkan antara runner dan produknya. Pada area ini ada beberapa part pendukung untuk
system kerja dari striper plate tersebut seperti spring, runner lock pin dan stopper bolt. System
kerja nya yaitu ketika mold membuka, cavity plate terikat dengan core plate dan spring
mendorong runner plate supaya runner produk tetap menempel di runner plate terikat runner
lock pin kumudian ketika mold membuka maksimal cavity plate akan tertahan oleh stopper
30
President University
bolt yang terikat dengan runner plate sehingga runner plate terbuka dan melepaskan runner
produk yang terikat oleh runner lock pin.
Berikut ini adalah gambar dari rancangan striper plate :
Gambar 3.7 Bagian stripper platae
Stopper
bolt
Spring
Runner
lock pin
Runner
produk
Runner
plate
31
President University
C. Returner block
Desain mold ini menggunakan returner block untuk area undercut, karena sangat
efisien dari segi proses pembuatan, matrial, part penunjang dan harga nya dibandingkan
dengan menggunakan sistem slider. Returner block ini hanya membutuhkan 2 part penunjang
yaitu spring dan stopper bolt, system kerja returner block ini ketika mold close akan masuk
rapat dengan insert core,dan ketika mold open akan keluar terdorong spring hingga mentok ke
stopper bolt. Returner ini menggunakan spring dari produk MISUMi seri SWF12-20. Ketika
proses injection, retainer block ini juga berfungsi untuk mendorong produk keluar namun
produk tidak terlepas karena ada area undercut sehingga harus di dorong oleh ejector pin
untuk melepas produk dari mold.
Berkut adalah gambar dari returner block :
Gambar 3.8 Returnner block
32
President University
D. Pendingin
System pendingin yang di pakai di cavity insert jika dilihat dari konstruksinya yang
paling cocok menggunakan system pendingin seri karena sirkulasi air akan sangat lancar dan
ditambah dengan 2 pemasukan dan 2 pengeluaran sehingga cepat dalam menstabilkan suhu
pada mold, begitu juga dengan area core menggunakan system pendingin seri namun pada
core menggunakan baffle sebagai alat bantu untuk sirkulasi air karena dilihat dari
konstruksinya yang mengharuskan mengunakan alat bantu buffle sebagai alternative yang
murah dan mudah dalam pengerjaanya dan mudah untuk perawatanya.
Berikut ini gambar sistem pendingin pada core dan cavity :
Gambar 3.9 sistem pendingin pada cavity
in
in
in
in
in
out
out
33
President University
Gambar 3.10 sistem pendingin pada area core
out in
in
in
in
Baffle untuk pemisah
arah aliran
34
President University
3.3 Material
Pada perancangan ini material yang dugunakan untuk mold ada 2 jenis yaitu S50c dan
NAK 80. Untuk S50c digunakan untuk mold base dan NAK 80 di gunakan pada core kaviti
dan returner blok. Pada hal ini mengacu pada standar material yang di gunakan di IMDIA
(INDONESIA MOLD &DIES INDUSTRY ASSOCIATION)
Tabel 3.2 Standar material
Total jumlah shoot 1.000.000
s/d
5.000.000
500.000
s/d
1000.000
100.000
s/d
500.000
20.000 s/d
100.000
Kurang
dari
20.000
Multipurpose
plastic
material SKD-11 SKD-61 PreHard S50C AL alloy
Heat
treatment
Ada
HRC58
Ada
HRC48
Tidak
HRC38
Tidak
HRC13
Tidak
Sehingga pada perancangan ini dapat di ketahui estimasi umur mold yaitu di 100.000
s/d 500.000 shot karena untuk core dan kaviti menggunakan material NAK 80 yang
mempunyai kekerasan di angka 40HRC.
35
President University
Tabel 3.3 Properti material NAK80
36
President University
Tabel 3.4 Properti material S50C
Chemical Composition S45C & S50C (%)
Type C Si Mn P S Cr Ni Cu
S50C 0.47-0.53 0.15-0.35 0.60-0.90 0.035 Max 0.035 Max 0.25 Max 0.25 Max 0.25 Max
Mechanical Properties S45C & S50C
Properties
S50C Tensile Strength (MPa)
630 Min
Yield Strength (MPa)
375 Min
Hardness (HB)
241 Min
Elongation Ratio (%)
14 Min
Reduction of Area (Psi)
40 Min
Impact Merit AKV (J)
31 Min
Resilient value AKV(J/cm2)
39 Min
Young’s Modulus (GPa)
208
Poisson’s ratio
–
Density (kg/m3)
7840
3.4 Proses manufakturing
3.4.1 Surface grinding
Sebelum material di proses menggunakan cnc sesuai dengan profil part bola dilakukan
proses grinding terlebih dahulu dengan tujuan untuk kerataan dan tegak lurus atau siku supaya
mempermudah proses setting di cnc dan sebagai datum atau nol sett.
Proses :
Cekam benda kerja di meja magnet
Putar grinda dan sentuhkan perlahan
Grinding asal rata permukaan pertama
Lanjut sisi berikutnya dengan metode yang sama
Sisi ke tiga seebelum di grinding dial sisi ke 2 supaya siku terhadap sisi ke 3
Lanjut sisi ke 4 sampai ke 6 mengikuti ukuran pada gambar tanpa harus di dial
37
President University
Gambar 3.11 Proses surface grinding
3.4.2 CNC milling
Setelah proses grinding selanjutnya proses CNC untuk menyesuaikan profil atau
bentuk dari part bola,dalam proses ini didukung dengan menggunakan program CAM dari
software NX supaya mempermudah dalam pemrograman.
Proses :
Seting benda kerja di ragum
Seting nol set datum x y dan z sesuai setingan program dari cam
Pasang tool sesuai kebutuhan program yang akan dijalankan
Panggil program cam pada DNC mesin / memori card
38
President University
Start program / menjalankan mesin
Selesai program pertama atau roughing, masuk ke DNC mesin lagi untuk
memanggil program berikutnya yg sudah di buat
Ganti tool sesuai kebutuhan program
Seting z ( tool) ke benda kerja (tidak perlu setting x dan y)
start
Gambar 3.12 proses CNC
39
President University
3.4.3 wire cut
Pada proses wire cut ini part yang di proses dengan mesin tersebut yaitu returner block karena
ke presisian dan kontruksi dari part tersebut hingga lebih mudah jika di kerjakan dengan
mesin wire cut.
Gambar 3.13 proses wire cut
Pada proses wire cut untuk menjalankan mesin hingga sesuai part yang di harapkan
harus dibuat garis pemrograman untuk pemotongan yang sesuai dengan bentuk yang di
harapkan selanjutnya di simulasikan untuk pemrograman apakah sudah sesuai bentuk yang di
harapkan.
Proses :
Pasang benda kerja pada ragum
Seting nolset / datum sesuai gambar
Membuat scath pemotongan sebagai program mesin
40
President University
Cek pada graphic untuk mengetahui alur pemotongan yang dibuat sebelum
menjalan kan mesin
Start mesin
Gambar 3.14 garis alur pemotongan
Gambar 3.15 simulasi garis program wire cut
41
President University
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN PERHITUNGAN
4.1 Menentukam dimensi core dan kaviti
Sebelum menentukan dimensi pada core dan kaviti hal utama yang di perhatikan ialah
nilai penyusutan dari material produk yang akan di pakai. Pada perancangan ini material yang
digunakan yaitu High Impact Polystyrene (HIPS) dan nilai penyusutan dari material tersebut
adalah 0.3%-0.6%. Untuk itu dimensi pada cetakan harus dikalikan dengan skala yang sudah
ditambahkan dengan nilai penyusutan agar dimensi yang diinginkan dapat tercapai. Pada
perancangan ini untuk penyusutan material diambil persentase di 0.5%
Berikut ini perhitungan untuk menentukan dimensi core dan kaviti :
pkvt xDD(%)5,0(%)100
(%)100
Jadi setiap dimensi pada core dan kaviti dikalikan dengan 1,005 sebagai penyusutan dari
produk tersebut.
4.2 Kontrol Mesin Injeksi
Pada perancangan ini molding akan di jalankan atau digunakan untuk mass produk pada
mesin injeksi dengan spesifikasi 30 TON, maka harus di hitung apakah mesin injeksi 30 TON
dapat di gunakan untuk mass produk mold ini. Berikut ini adalah perhitungan mengenai
kontrol mesin injeksi tersebut.
Diketahui : Pm = Flexural strength = 400
Ac = Area kaviti = 38.7𝑐𝑚2
Ar = Area runner = 1.12 𝑐𝑚2
Fc = Force cavi
Fr = Force runner
Dkvt = 1,005 Dp
42
President University
Maka :
Fc =𝑝𝑚𝑥𝐴𝑐
1000
Fc =400𝑥38.7
1000 =15.48 ton force
Fr =2𝑝𝑚𝑥𝐴𝑟
1000
Fc =800𝑥1.12
1000=0.89 ton force
Berdasarkan perhitungan tersebut maka mesin yang dipilih adalah mesin yang
memiliki gaya cekam > 15.48 ton force. Sehingga mesin sumitomo SE30DUZ yang memiliki
Fc = 30 ton dapat digunakan.
4.3 Kontrol Dimensi Mold
Lebar mold = 250 mm < 310 x 290 (distance between tie bars )
Tebal mold = 235 mm >150 mm (mold thickness min.)
Panjang bukaan = 120 mm< 230 mm (daylight opening)
43
4.4 Kontrol Jumlah Kaviti
Tabel 4.1 spesifikasi mesin injeksi
Item Unit SE30DUZ
Clamp system Double toggle (5 point)
Clamp force kN (tf) 290 (30)
Clearance between tie bar (LXH) mm 310x290
Clam platens max (LXH) mm 440x420
Daylight mm 530
Mold opening stroke mm 230
Platen speed max mm/s Max. 1200
Mold installation height (min –max) mm 150-300
Locating ring diameter mm ᴓ60
Ejector type Electric (1point)
Ejector force kN (tf) 7.8 (0.8)
Ejector speed max mm/s Max. 333
Ejector stroke mm 50
Berikut ini adalah data yang digunakan pada proses perhitungan untuk control jumlah
kaviti apakah mold pada perancangan inidapat di jalankan di mesi SUMITOMO
SE30DUZ:
P = Tekanan injeksi = 270 kgf/cm2
F = Gaya cekam = 30 ton
Sv = Kapasitas injeksi maks. = 27 cm3
Q = Kapasitas alir maks. = 157 cm3/sec
R = Kapasitas plasticizing = 13 kg/jam
Ar = Luas permukaan runner = 1.12 cm2
Ap = Luas permukaan produk = 38.7 cm2
Vp = Volume produk = 12.655 cm³
Vr = Volume runner = 1.09 cm3
ρ = massa jenis HIPS = 1.05 gr/cm³
44
1.Berdasarkan gaya cekam mesin
Ap
Ar
ApP
FN
).(1
2
2
22 cm 38.7
1.12cm
)cm 7.38. kgf/cm270(
300001
kgfN
=2.64 kaviti
Berdasarkan dari hasil perhitungan untuk mengetahui jumlah maksimal kaviti
berdasarkan gaya cekam mesin adalah 2.64 kaviti, sehingga perancangan mold untuk
kaviti tunggal terpenuhi.
2.Berdasarkan kapasitas injeksi
)(
2VrVp
SvN
)1.0965.12(
272
33
3
cmcm
cmN
= 1.96 kaviti
Berdasarkan dari hasil perhitungan untuk jumlah maksimal kaviti berdasarkan
kapasitas injeksi adalah 1.96 kaviti, sehingga perancangan mold untuk kaviti tunggal
terpenuhi.
3.Berdasarkan kapasitas alir mesin
)(
.3
VrVp
QtcN
45
3
3
74.13
/157.403
cm
scmsN
= 457.05cavity
Berdasakan dari hasil perhitungan untuk jumlah maksimal kaviti berdasarkan
kapasitas alir mesin adalah 457.05 kaviti, sehingga perancangan mold untuk kaviti
tunggal terpenuhi.
5.Berdasarkan kapasitas plasticizing
)(4
VrVp
tcxRN
33 /09.1655.12
/3600
1000/13.40
4cmgrxcm
sgrhxkgxs
N
= 13.57 kaviti
Berdasakan dari hasil perhitungan untuk jumlah maksimal kaviti berdasarkan
kapasitas plasticizing adalah 13.57 kaviti, sehingga perancangan mold untuk kaviti
tunggal terpenuhi.
4.5 Perhitungan Pegas Ejektor
Mplat ejektor = x Vtot = 7.85 g/cm3x875cm3= 6868.75 gram = 6.86kg
F berat = m x g = 6.86 kg x 10 m/s2 = 68.6 N
Sehingga gaya yang harus dilawan oleh pegas ejektor adalah :
F(gesek ejtr guide) ≥ F berat x fbaja (koefisien gesek baja)
≥ 68.6 N x 0.1
≥ 6.86N
46
Fpegas ≥ F(gesek ejektor guide)
𝑛𝑝𝑒𝑔𝑎𝑠
≥ 6.86 N
4
≥ 1.71 N
Sehingga pegas yang perlu digunakan untuk mengembalikan posisi dari pelat
ejektor adalah pegas yang mempunyai gaya tekan ≥ 1.71 N dan diameter dalam ≥ 20mm
(diameter pengarah dari ejektor guide), sehingga dari hasil yang diperoleh maka spring dari
standar MISUMi dengan format ordernya SWF30-40 dengan gaya 3.60 N dapat digunakan
pada perancangan ini.
4.6 Perhitungan Pegas Returner block
Mplat ejektor = x Vtot = 7.85 g/cm3x150cm3= 1170 gram = 1.17kg
F berat = m x g = 1.17 kg x 10 m/s2 = 11.7 N
Sehingga gaya yang harus dilawan oleh pegas returner blok adalah :
F(gesek ejtr guide) ≥ F berat x fbaja (koefisien gesek baja)
≥ 11.7 N x 0.1
≥ 1.17 N
Fpegas ≥ F(gesek ejektor guide)
𝑛𝑝𝑒𝑔𝑎𝑠
≥ 1.17 N
2
≥ 0.58 N
Sehingga pegas yang digunakan untuk mengembalikan posisi returner blok adalah
pegas yang memiliki gaya tekan ≥ 0.58 N dan diameter dalam ≥ 6mm (diameter pengarah
dari stoper bolt), sehingga dari hasil yang diperoleh maka spring dari standar MISUMi
47
dengan format ordernya SWF12-20 dengan gaya 1.40 N dapat digunakan pada
perancangan ini.
4.7 Material dan standar part pada mold
Pada perancangan ini material yang dugunakan untuk mold ada 2 jenis yaitu S50c
dan NAK 80. Untuk S50c digunakan untuk mold base dan NAK 80 di gunakan pada core
kaviti dan returner blok. Pada hal ini mengacu pada standar material yang di gunakan di
IMDIA (INDONESIA MOLD &DIES INDUSTRY ASSOCIATION)
Tabel 4.2 standar material
Total jumlah shoot 1.000.000
s/d
5.000.000
500.000
s/d
1000.000
100.000
s/d
500.000
20.000 s/d
100.000
Kurang
dari
20.000
Multipurpose
plastic
material SKD-11 SKD-61 PreHard S50C AL alloy
Heat
treatment
Ada
HRC58
Ada
HRC48
Tidak
HRC38
Tidak
HRC13
Tidak
Sehingga pada perancangan ini dapat di ketahui estimasi umur mold yaitu di 100.000 s/d
500.000 shot karena untuk core dan kaviti menggunakan material NAK 80 yang
mempunyai kekerasan di angka 40HRC.
Pada perancangan ini untuk keseluruhan standar part pada mold menggunakan
MISUMi, hal ini mengacu pada yang di terapkan pada perusahaan mold maker pada
umumnya dan juga telah di terapkan di PT NIPPO MECHATRONICS INDONSIA untuk
sparepart standar mold seluruh mold yang sudah mass pro di perusahaan tersebut.
4.8 Proses manufakturing part bola
Proses injeksi mold adalah proses pembuatan produk dari mold yang telah di
rancang, dalam proses ini untuk menghasilkan produk yang sesuai harapan selain dari
mold juga dukungan dari setting parameter dari mesin injection untuk mold tersebut
48
Gambar 4.1 proses injeksi
Gambar 4.2 parameter setting mesin
Mengeluarkan part
dengan ejector
Mold membuka untuk
Mengeluarkan produk
Mold injeksi plastik
49
Tabel 4.3 parameter mesin
Holding press 400 kgf/ 𝒄𝒎𝟐
Filling time 5 sec
Filling velocity 40 mm/sec
Filling press 800 kgf/ 𝒄𝒎𝟐
Clamp force 30TF
Cooling time 20 sec
Mold temperature 40 ⁰ c
Temperature barel Z1= 225⁰ c, Z2=230⁰ c, Z3-, Z4=230⁰ c, 5(15a)=215⁰ c
4.9 Hasil pengukuran core dan kaviti serta part bola setelah proses manufakturing
Sebelum part di rangkai dan jalan produksi untuk part core, kaviti dan returner blok
di ukur terlebih dahulu untuk memastikan ukuran sesuai dengan perancangan yang telah di
buat. Karena part – part ini sangat berpengaruh ke dimensi produk yang akan di buat dan
part –part ini juga memerlukan perhitungan penyusutan dari matrial produk yang
digunakan supaya hasil dari produksi part sesuai dengan yang di harapkan. adapun
pengukuran menggunakan alat seperti mikrometer dan CMM sebagai berikut :
50
Gambar 4.3 proses pegukuran kaviti dengan mesin CMM
Gambar 4.4 proses pegukuran core dengan mesin CMM
51
Gambar 4.5 proses pegukuran returner blok dengan mesin CMM
Gambar 4.6 proses pengukuran part bola dengan mesin CMM
52
Gambar 4.7 proses pegukuran part bola dengan mikrometer
Berdasarkan dari pengukuran yang telah dilakukan, sehingga diperoleh hasil sebagai
berikut:
Gambar 4.8. Hasil pengukuran core
53
Gambar 4.9. Hasil pengukuran kaviti
Gambar 4.10. Hasil pengukuran returner blok
54
Gambar 4.11 Hasil pengukuran part produk
Gambar 4.12 Hasil part produk dari proses injeksi
Dari hasil produk yang di hasilkan pada proses injeksi dengan parameter yang digunakan,
dan berdasarkan actual dari dimensi kaviti mold terdapat actual penyusutan di kisaran
0.42%.
55
4.10 Analisa ketika trial awal atau T.O
Setelah proses manufacturing pembuatan part pada mold dan telah di ukur masing
masing partnya kemudian di rangkai untuk dilakukan percobaan produksi di mesin injeksi,
hasil pada percobaan pertama returner blok tidak bisa terbuka sehingga part yang di
hasilkan tidak bisa di keluarkan dan terjadi sobekan pada area ejector pin ketika
pendorongan part oleh ejector pin.
Analisa pertama untuk returner blok yaitu untuk ukuran returner terlalu presisi
dengan rumah returner blok dan juga spring yangdi pakai kurang keras, sehingga pada
returner blok di buat pembebas atau release untuk mempermudah gerakan keluar masuk
returner blok pada rumah nya dan untuk springnya di buat lebih keras kisaran 2-3 kali dari
hasil perhitungan yaitu kekuatannya0.58 N dan spring yang digunakan dengan kekuatan
1.40 N
Analisa kedua untuk part yang sobek karena dorongan ejector maka pada area
ejector di buat lebih terpendam sehingga menambah ketebalan part untuk area ejector
supaya lebih kuat ketika part di dorong oleh ejector pin.
Gambar 4.13 Pembebas atau release pada returner blok
56
Gambar 4.14 Modif area ejektor dibuat turun atau terpendam
57
BAB V
KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan dari perancangan dan hasil setelah dilakukan percobaan produksi
dengan mesin injeksi untuk part bola yang telah dirancang didapat kesimpulan sebagai
berikut:
1. Perancangan mold untuk part plastic bola assy telah dilakukan dengan hasil yang
memenuhi persyaratan kualitas dan spesifikasi.
2. Mold part bola dengan kaviti tunggal dan menggunakan tipe 3 plate dapat
dijalankan pada mesin SUMITOMO SE30DUZ.
3. Spring untuk area returner blok harus lebih keras 2-3 kali dari perhitungan karena
pada area ini terdapat area under cut dan part produk terhimpit antara returner blok
dan insert core sehingga membuat lebih berat.
4. Pada area ejector diperlukan area yang lebih tebal karena pada perancangan ini
untuk ejector dirancang dengan satu ejector pin di tengah dan berdasarkan
konstruksinya produk ini ada area under cut yang mengikat sehingga menimbulkan
defleksi produk pada area ejector bahkan hingga merobek produk.
5.2 Saran
Saran pada perancangan ini yaitu untuk lebih meningkatkan lagi pada area returner
blok dan ejector pin supaya produk yang dihasilkan lebih sempurna.
58
DAFTAR PUSTAKA
1. Buku modul IMDIA By Mr. Makoto Nakazawa JETRO-Japan External Trade
Organization
2. Buku modul injection molding training school by Sumitomo
3. Menges. How To Make Injection Molds. New York: Hanser Publisher. 1986
4. The complete part design hanbook for injection molding of thermoplastic by
E.Alfredo.campo
5. Plastic injection molding, mold design and construction fundamentals By Douglas
M.Bryce volume III chapter 3.
6. http://repository.umy.ac.id
7. http://docplayer.info/65137634-Makalah-manufaktur-2-dosen-ir-parman-sinaga-
mt-disusun-oleh-urfan-ramadhan.html
8. http://kakardiasri.blogspot.com (Manufaktur - Ardi BlogES)
9. http://www.siddiqisons.com/shrinkage.html
10. https://www.slideshare.net/agungbabyface/cmm-coordinate-measuring-machine-
42415082
59
LAMPIRAN
60
61