## Manutech :
Jurnal Teknologi Manufaktur
Vol. 14, No. 02, (2022) p-ISSN: 2089-5550 e-ISSN : 2621-3397
Rancangan Press Tool Pembuat Komponen Penumpu Dongkrak Pantograf (Revaldy Maiman)

## Rancangan Press Tool Pembuat Komponen Penumpu Dongkrak Pantograf
Revaldy Maiman 1 , Ravi Pratama Syael 2 , Mulyadi 3 , Daddy Budiman 4, Yuli Yetri 5* 1,2,3,4 Program Studi DIV Teknik Manufaktur, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Padang
5 Program Studi DIII Teknik Mesin, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Padang Email: yuliyetri@pnp.ac.id
Received:12 September 2022; Received in revised form:15 November 2022; Accepted:16 November 2022

## Abstract
Press Tool is designed to be able to make mass and uniform products in a relatively short time. One  of  the  products  that  can  be  produced  using  a  press  tool  is  the  supporting  component  of  the pantograph jack. Pantograph jacks are used in the automotive industry. The need for this product increases along  with  the  increasing  demand  for  motorized  vehicles,  especially  cars.  The  production  stages  of supporting components using a press tool include: trim stop, piercing, notching, bending, cropping and deep  drawing.  Press  tool  design  methods  include:  determining  the  design  and  supporting  dimensions, calculation, simulation, and analysis using solidworks simulation analysis. The thickness of the plate that is safe to use for the manufacture of supports is 3 mm with ST 37 material. The planning dimensions of the press tool are (320 x 250 x 217) mm. Press tool components include: shank, punch, dies, top plate, bottom plate,  pressure  plate,  punch  holder,  stripper  plate,  guide  pillar,  guide  bush,  bolt,  and  guide  pen.  The materials used to make press tool components include: ST 37, ST 42, brass, HASCO standard, AISI standard, and Polman Bandung standard. The total force that occurs in the manufacture of supports is 442798.2 N.
Keywords: design; press tool; support; pantograph

## Abstrak
Press Tool dirancang mampu untuk membuat  produk massal  dan seragam  dalam waktu yang relatif  singkat.  Salah  satu  produk  yang  dapat  diproduksi  menggunakan  press  tool  ialah  komponen penumpu dari dongkrak pantograf. Dongkrak pantograf digunakan dalam dunia otomotif. Kebutuhan akan produk ini meningkat seiring dengan meningkatnya kebutuhan kendaraan bermotor, khususnya mobil. Tahapan  produksi  komponen  penumpu  menggunakan  press  tool,  antara  lain:  trim  stop,  pierching, notching, bending, cropping dan deep drawing. Metode perancangan press tool antara lain: menentukan desain  dan  dimensi  penumpu,  perhitungan,  simulasi,  dan  analisis  menggunakan  solidworks  simulation analysis. Tebal pelat yang aman digunakan untuk pembuatan penumpu adalah 3 mm dengan bahan ST 37. Perencanaan dimensi press tool yaitu (320 x 250 x 217) mm. Komponen press tool antara lain: shank, punch, dies, plat atas, plat bawah, plat tekan, pemegang punch, stripper plate, guide pillar, guide bush, baut, dan pena pengarah. Bahan yang digunakan untuk membuat komponen press tool antara lain: ST 37, ST 42, kuningan, standar HASCO, standar AISI, dan standar Polman Bandung. Gaya total yang terjadi pada pembuatan penumpu adalah 442798,2 N.

## Kata kunci: perancangan; press tool; penumpu; pantograf

## 1.   PENDAHULUAN
Dongkrak pantograf adalah salah satu alat penunjang yang berfungsi sebagai alat  pengangkat kendaraan pada kondisi tertentu seperti pelepasan velg, perbaikan rem, penggantian suspensi, dan hal- hal lain yang membutuhkan operasi pengangkatan kendaraan [1]. Dongkrak jenis ini tidak digunakan di bengkel,  tetapi  dongkrak  bawaan  mobil  sehingga  setiap  mobil  biasanya  dilengkapi  dengan  dongkrak pantograf.  Salah  satu  komponen  dari  dongkrak  pantograf  adalah  komponen  penumpu  yang  berfungsi
sebagai  landasan  penumpu  beban.  Bentuk  dari  komponen  ini  berupa  bentukan  U  yang  bagian landasannya dibuat bertahap [1]. Komponen penumpu dongkrak pantograf dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Komponen Penumpu pada Dongkrak Pantograf [1]
Pada umumnya komponen penumpu diproduksi menggunakan press tool. Industri manufaktur di bidang press tool banyak diminati karena aspek teknis dan ekonomis penggunaannya. Kelebihan tersebut antara lain: dapat menghasilkan produk dalam jumlah massal dengan keseragaman bentuk dan ukuran produk, waktu pengerjaan yang singkat, penghematan biaya proses permesinan, dan penghematan biaya operator yang terlibat [2]. Press tool digunakan dalam proses pengerjaan pemotongan dan pembentukan pelat logam lembaran menjadi barang produksi yang diinginkan dengan bantuan penekanan [3].
Berdasarkan  proses  pengerjaan  yang  dilakukan  pada  dies,  press  tool  dapat  diklasifikasikan menjadi: simple tool, compound tool, dan progressive tool [4]. Klasifikasi press tool yang cocok dipakai dalam  produksi  komponen  penumpu  dongkrak  pantograf  adalah  progressive  tool.  Alasannya,  karena progressive tool dirancang mampu melakukan sejumlah operasi pemotongan atau pembentukan dalam beberapa  stasiun  kerja.  Pada  setiap  langkah  penekanan  menghasilkan  beberapa  jenis  pengerjaan  dan setiap stasiun kerja dapat berupa proses pemotongan atau pembentukan yang berbeda, misalnya langkah pertama terjadi proses pierching, kedua notching, dan seterusnya [5]. Keunggulan progressive tool antara lain: dapat memproduksi produk yang rumit seperti bentuk komponen penumpu, waktu pengerjaan yang lebih cepat, proses produksi yang lebih efektif, dan dapat melakukan pemotongan bentuk yang rumit pada langkah yang berbeda. Bentuk progressive tool dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Proggressive Tool [5]
Perancangan press tool merupakan salah satu mata kuliah yang mengajarkan keterampilan dalam merancang cetakan pembentuk dan pemotong produk dari pelat. Proses  perancangan harus mengikuti persyaratan tertentu agar menghasilkan  kualitas rancangan sesuai dengan  spesifikasi yang ditetapkan. Kualitas hasil  rancangan  ditentukan  oleh kemampuan  dalam menerapkan  prosedur  perancangan  yaitu gabungan antara kepiawaian dalam memilih jenis subsistem pada cetakan, menentukan langkah kerja, menentukan parameter proses, dan parameter-parameter lain yang terkait dengan perancangan  press tool [6]. Berdasarkan hal tersebut, dilakukan kajian dalam perancangan press tool jenis progressive tool untuk membuat komponen penumpu agar hasil produk bisa optimal.

## 2.   METODE PENELITIAN
Penelitian  dilakukan  dalam  beberapa  tahapan.  Pertama  dimulai  dengan  studi  literatur  dan menentukan dimensi komponen penumpu. Dalam tahapan ini dilakukan proses analisis beban statis pada komponen penumpu menggunakan solidworks simulation analysis dengan diberikan beban maksimal dua ton untuk menentukan tebal pelat yang tepat. Untuk lebih jelasnya dimensi komponen penumpu dapat dilihat pada Gambar 3.
a                                                      b
c                                                     d Gambar 3. Dimensi Komponen Penumpu, a) Tampak Depan, b) Tampak Samping Kanan, c) Tampak Atas, dan d) Tampak Secara Utuh
Material produk yang digunakan adalah pelat ST 37 dengan spesifikasi sebagai berikut: modulus elastisitas = 210.000 N/mm 2 , kuat tarik (tensile streight) = 370 N/mm 2 , kuat luluh (yield streight) = 235 N/mm 2 , tegangan potong = 296 N/mm 2 . Metode selanjutnya, menentukan perancangan dan perhitungan konstruksi  press  tool,  lalu  melakukan  simulasi  menggunakan  Solidworks.  Terakhir,  melakukan  analisis beban statis dan gaya buckling pada punch paling kritis dan menarik kesimpulan. Gambaran jelas metode dan tahapan perancangan press tool pembuat komponen penumpu dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Metode dan Tahapan Perancangan Press Tool No. Metode Tahapan 1 Studi literatur 2 Menentukan desain dan dimensi komponen penumpu - Analisis beban statis komponen penumpu 3 Perancangan dan perhitungan konstruksi press tool - Menentukan bentangan produk - Membuat perencanaan layout kerja - Menghitung gaya potong dan gaya pembentukan pada masing-masing punch - Mencari titik berat masing-masing punch dan titik berat gabungan - Menentukan dimensi komponen press tool - Merencanakan sambungan baut dan bagian pendukung 4 Simulasi menggunakan Solidworks - Membuat station tiap proses pada press tool - Membuat layout menggunakan menu create/edit a strip layout - Membuat tiap punch - Membuat konstruksi press tool - Simulasi dengan menu tool animation 5 Analisis - Analisis beban statis dan gaya buckling pada punch paling kritis 6 Kesimpulan -

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1. Analisis Beban Statis Komponen Penumpu
Analisis  beban  statis  dilakukan  untuk  mengetahui  tegangan,  regangan,  dan  deformasi  pada komponen penumpu dengan masing-masing tebal pelat: 1, 2, dan 3 mm. Data yang didapat dari analisis beban statis ini dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Hasil Analisis Beban Statis pada Komponen Penumpu Tebal Pelat  Tegangan (N/mm 2 ) Regangan Deformasi (mm) 1 1251 0,00279 0,540 2 376 0,00121 0,097 3 191 0,0006 0,087
Dari data pada Tabel 2 didapatkan bahwa tebal pelat yang tepat digunakan untuk pembuatan komponen  penumpu  adalah  pelat  dengan  ketebalan  3  mm.  Pelat  dengan  ketebalan  3  mm  memiliki tegangan maksimum sebesar 191 N/mm 2 , dimana tegangan maksimum yang terjadi tidak melebihi yield strenght bahan yang digunakan. Komponen masih berada di deformasi elastis apabila diberi pembebanan sehingga  produk  aman  untuk  digunakan  sebagai  penumpu  beban  utama  dongkrak.  Gambaran  analisis beban statis untuk tebal pelat 3 mm dapat dilihat pada Gambar 4.
a
b c
Gambar 4. a). Tegangan, b). Regangan, c). Deformasi Pelat Tebal 3 mm
3.2. Perancangan dan Perhitungan Konstruksi Press Tool
a) Bentangan
Perencanaan bentangan pada Gambar 5 dapat dihitung dengan cara berikut: B = L1 + Lb1 + L2 + Lb2 + L3 Dimana: L1 = 40 mm - (r + s) mm = 40 mm - (3 + 3) mm = 34 mm
r > 2s, maka: x = 0,33 x s x = 0,33 x 3 = 0,99 mm
Lb1 = (r + x) 2𝜋𝛼 360 = (3 + 0,99) 2 𝑥 3,14 𝑥 90
360 = 6,26 mm
L2 = 30 mm - 2(r+s) mm = 30 mm – 2(3 +3) mm = 18 mm
Lb3 =Lb1 L3 = L1
Jadi, perencanaan bentangan pelat yang digunakan: B = L1 + Lb1 + L2 + Lb2 + L3 = 34 + 6,26 + 18 + 6,26 + 34 = 98,52 mm
Gambar 5. Perencanaan Bentangan
b) Layout Kerja
Perencanaan layout kerja dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Perencanaan Layout Kerja
Keterangan : punch 1 : trim stopper, punch 2: pierching, punch 3 : pierching, punch 4 : notching, punch 5 : notching, punch 6 : pierching, punch 7 : pierching, punch 8 : bending, punch 9 : bending, punch 10 : parting, punch 11 : deep drawing.
c) Gaya Potong dan Gaya Pembentukan Tiap Punch
Gaya pemotongan dan pembentukan adalah besarnya gaya minimum yang dibutuhkan pada saat proses  pemotongan  atau  pembentukan  [3].  Hasil  perhitungan  gaya  potong  dan  gaya pembentukan  tiap  punch  berdasarkan  rumus  pada  Persamaan  (1)  dan  (2)  dapat  dilihat  pada Tabel 3. Gaya total yang didapat adalah sebesar 442798,2 N.
Fp = 0,8 x σb × U × s (1) Fb = C/3 x U x 3 x σb (2)
Dimana: Fp = gaya potong (N), s = tebal plat (mm), U = keliling sisi potong (mm), σb = tegangan tarik (N/mm 2 ), Fb = gaya pembentukan (N), C =  konstanta 1 sd. 2.
Tabel 3. Gaya Tiap Punch Punch U (mm) Fp (N) 1 33 29.304 2, 3, 6, 7 25,12 22.306,56 4, 5 83 73.704 8,9 46 17.020 10 43 35.520 11 80 124.320 Gaya Total 442798,2
d) Titik Berat
Menghitung titik berat dilakukan tertahap, mulai dari mencari titik berat masing-masing punch, dilanjutkan  dengan  menghitung  titik  berat  gabungan.  Perhitungan  titik  berat  bertujuan  untuk menentukan  letak  shank  terhadap  guide  pillar  agar  momen  yang  timbul  seimbang  pada  saat press tool digunakan [7].  Metode yang digunakan dalam mencari titik berat pada perancangan ini adalah dengan metode analitis menggunakan rumus pada persamaan (3) dan (4).
Sumbu x = ∑ (𝑈𝑛  𝑥 𝑋𝑛 𝑛 𝑖=1 ) ∑ 𝑈𝑛 𝑛 𝑖=1 (3)
Sumbu y = ∑ (𝑈𝑛  𝑥 𝑌𝑛 𝑛 𝑖=1 ) ∑ 𝑈𝑛 𝑛 𝑖=1 (4)
Dari persamaan (3) dan (4) didapat titik berat pada sumbu x = 86 mm dan sumbu y = 53 mm.
e) Dimensi Komponen Press Tool

## Panjang Punch
Dalam perhitungan panjang  punch maksimal digunakan punch dengan momen inersia terkecil (I min ). Untuk mencari I min dapat menggunakan persamaan (6) atau (7). Panjang punch yang dipakai harus sama atau lebih pendek dari panjang punch maksimal.
Panjang punch maksimal (L maks ) = √ 𝜋 2 ×𝐼𝑚𝑖𝑛×𝐸 𝐹𝑝 (5)
I = 𝑏ℎ 3 12 (untuk penampang persegi) (6)
I = 𝜋𝑑 4 64 (untuk penampang bulat) (7)
Dimana: E = 210.000 N/mm 2 , Fp = gaya untuk punch dengan momen inersia terkecil (N).

## Dies
Tebal  dies  dapat  dihitung  dengan  persamaan  (8).  Untuk  panjang  dan  lebar  dies  direncanakan berdasarkan ukuran layout kerja.
Tebal die (H) = √ 𝐹𝑡𝑜𝑡 𝑔 3
(8)
Dimana: F tot = gaya total (N), g = gaya gravitasi (m/s 2 ).

## Clearance dan Penetrasi Punch
Clearance atau kelonggaran punch dan dies perlu dihitung untuk mendapatkan hasil pemotongan yang  baik  dan  menghindari  keausan  punch.  Sedangkan  penetrasi  perlu  dihitung  untuk mengetahui  panjang  langkah  punch  yang  menyebabkan  terpotongnya  pelat.  Clearance  dan penetrasi dapat dihitung dari persamaan (9) dan (10).
Clearance perside (Us) = c x s x √𝜏𝑏 C = 0,01 (9) Penetrasi (H) = 3 x s (10)
Dimana: 𝜏𝑏 = tegangan geser (N/mm 2 ), s = tebal pelat (mm).

## Plat Atas dan Plat Bawah
Untuk menghitung tebal plat atas dapat menggunakan persamaan (11). Tebal plat bawah sama dengan plat atas.
Tebal plat atas (H) = √ 6 ×𝑀𝑏 𝜎𝑏 𝑥 𝑏 (11)
Dimana: Mb = momen bengkok (Nmm), 𝜎𝑏 = tegangan tarik (N/mm 2 ).
Bagian komponen lainnya seperti panjang dan lebar plat atas, plat bawah, pemegang punch, dan stripper plate ditentukan berdasarkan perencanaan layout kerja pada Gambar 6 . Untuk ukuran tiang  pengarah  berdasarkan  tabel  HASCO  dengan  kode  Z  01/20/180,  ukuran  bush  pengarah berdasarkan tabel HASCO dengan kode Z  11/36/20,  ukuran pena  pengarah  berdasarkan tabel standar  POLMAN  DIN  6325/no.  katalog:  7100820,  ukuran  baut  penempat  berdasarkan  tabel standar POLMAN DIN 912/no. katalog: 7010450, dan ukuran baut pemegang berdasarkan tabel standar POLMAN DIN 7379/no. katalog:  7010978.  Untuk lebih jelasnya, hasil  perhitungan dan perencanaan komponen press tool dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Dimensi Komponen Press Tool Komponen Dimensi Punch Panjang = 25 mm Die Bahan =  Amutit, Panjang = 250 mm, Lebar = 180 mm, Tebal = 36 mm Plat Atas Bahan = ST 42 , Panjang = 310 mm, Lebar = 250 mm. Tebal = 45 mm Plat Bawah Bahan = ST 42. Panjang = 310 mm, Lebar = 250 mm, Tebal = 45 mm Plat Tekan Bahan = ST 37, Panjang = 250 mm, Lebar = 180 mm, Tebal = 15 mm Pemegang Punch Bahan = ST 37, Panjang = 250 mm, Lebar = 180 mm, Tebal = 15 mm Stripper Plate Bahan = ST 37, Panjang = 250 mm, Lebar = 180 mm, Tebal = 15 mm Guide Pillar Panjang = 180 mm, D1 = 20 mm, Do = 26 mm, K = 8 mm, L1 = 7mm Guide Bush Bahan = Kuningan, Panjang = 50 mm, Diameter = 20 mm Pena Pengarah Bahan = St 37, Panjang = 35 mm, Diameter = 10 mm Baut Penempat Bahan = ST 37, Panjang = 50 mm, Do = 16 mm, Di = M10 Baut Pemegang Bahan = ST 37, Panjang = 80 mm, Do = 24 mm, Di = 16 mm, D = M12

## 3.3. Simulasi dengan Solidworks
Hasil simulasi perancangan press tool dapat dilihat pada Gambar  7.
a b c
d Gambar 7. a). Membuat Station, b). Merancang Layout Kerja, c). Membuat Tiap Punch, d). Membuat Konstruksi Press Tool
3.4. Analisis Beban Statis dan Buckling Pada Punch Terkritis
a) Beban Statis pada Punch Terkritis
Dari data material, punch bermaterial DF2 memiliki kekuatan luluh (yield strength) = 786 N/mm 2 . Pembebanan pada punch terkritis =  35.520  N. Hasil analisa beban statis didapatkan tegangan terbesar  =  759  N/mm 2 , regangan  terbesar  =  0.003,  dan  deformasi  =  0,117  mm.  Tegangan maksimum pada punch < kekuatan luluh material, hal ini berarti punch masih bermain di daerah deformasi elastis dan punch aman sebagai pemotong.

## b) Gaya Buckling pada Punch Terkritis
Pemeriksaan  buckling  dilakukan  terhadap  punch yang  paling  kritis,  yaitu  parting  dengan  gaya sebesar  35.520  N.  Untuk  menentukan  suatu  batang  mampu  menerima  beban  tekan  dapat dihitung dengan persamaan euler (10) [8]
Fk = 𝜋 2 𝑥 𝐸 𝑥 𝐼 𝑙 2 (10)
Fk = 𝜋 2 𝑥 210000 𝑥 45 20 2 = 232.933,05 N Karena 35.520 N < Fk, maka punch terkritis aman terhadap buckling.

## 4. SIMPULAN
Dari  perancangan  yang  dilakukan  dapat  disimpulkan  bahwa  ketebalan  pelat  yang  aman digunakan sebagai penumpu beban pada dongkrak pantograf berkapasitas 2 ton adalah pelat ST 37 tebal 3  mm.  Indikator  yang  perlu  dipersiapkan  dalam  perancangan  press  tool  yaitu:  desain  layout  kerja, pemilihan material, perhitungan konstruksi, dan perhitungan gaya-gaya yang bekerja. Bahan-bahan yang digunakan untuk membuat press tool antara lain: ST 37, ST 42, kuningan, bahan standar HASCO, standar AISI,  dan  standar  Polman  Bandung.  Gaya  total  yang  dibutuhkan  untuk  mengoperasikan  press  tool  = 442798,2 N. Dimensi umum press tool adalah (320 x 250 x 217) mm. Berdasarkan analisis beban statis dan gaya  buckling  pada  punch  parting  (punch  terkritis),  punch  masih  aman  digunakan  dan  tidak  akan rusak/patah  saat  proses  parting  karena  tegangan  maksimal  yang  terjadi  masih  berada  dibawah  yield strength bahan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1].  Yuliar Kevin Erlangga, Kevin Hamiraj, "Optimasi Pembuatan Produk Support Melalui Analisis Proses Single Tool Menjadi Progressive Hybrid Tool" [Online], Politeknik Manufaktur Bandung, diakses 21 Juni  2021,  Available:  http://repository.polman-bandung.ac.id/file_publikasi/989694813_KELVIN HAMIRAJ OPTIMASI PEMBUATAN PRODUK SUPPORT.pdf.
[2].  Cyntia  Fitri  Maneva  ,  Endjang  Patriatna,  “Pengurangan  Jumlah  Tool  pada  Proses  Notching  untuk Spring  Adjuster  dengan  Prinsip  Kerja  Dividing  Head”  [Online],  Politeknik  Manufaktur  Bandung,
diakses 21 Juni 2021 Available: http://repository.polman-
bandung.ac.id/file_publikasi/86968785_chyntia_PENGURANGAN  JUMLAH  TOOL  PADA  PROSES NOTCHING.pdf.
[3].  Budiarto, Press Tool 1-3. Politeknik Manufacturi Bandung, 1997. [4].  Arifin Fatakhul, Perencanaan Alat Penepat dan Press Tool, 2008.
[5].  Firnades,  Press  Tool  [Online],  Politeknik  Negeri  Sriwijaya,  diakses  pada  22  Juni  2021.  Available  : https://eprints.polsri.ac.id/.
[6].  Idiar, Sugianto, “Analisa Proses Drawing Pada Pembentukan Asbak Dengan Kuping Berbentuk Alur,” Manutech  J. Teknol. Manufaktur, vol. 9, no. 02, pp. 84–88, May 2019
[7].  M. A. Rizza, “Analisis Proses Blanking dengan Simple Press Tool,” Rekayasa Mesin, vol. 5, no. 1, pp. 85–90, 2014.
[8].  B. H. Amstead, P. F. Ostwald, and M. L. Begeman, Teknologi Mekanik Jilid 1,  Jakarta: Erlangga, 1997.