## ANALISA PERHITUNGAN GAYA - GAYA MEKANIS PADA PEMBUATAN KOMPONEN OTOMOTIF BRAKET UPPER ARM

## ABSTRAK
Braket  upper  arm  adalah  salah  satu  bagian  dari  sistem  peredam  getaran (suspensi)  pada  kendaraan  yang  terpasang  pada  rear  axle  yang  berfungsi menyangga  pegas  koil,  tempat  dudukan  steering  knuckle  dan  memelihara letak  geometris  bodi  dan  roda-roda.  Braket  upper  arm  terbuat  dari  sheet metal SAPH 440 yang mempunyai kuat tarik 45 kgm/mm 2 , resistansi gesek 36 kgm/mm 2 dan  ketebalan  material  2,9  mm.  Untuk  metode  perhitungannya menggunakan  pedoman  Press  Dies  Design,  dari  IMDIA.  Disain  produk mengikuti  permintaan  dari  pelanggan  dan  untuk  mengurangi  scrap  yang terbuang  dihitung  ulang  layoutnya  yaitu  perkalian  antara  tebal  material  2,9 mm lebar produk, jarak antar material blank 2,9 mm dan jarak lebar blank ke tepi  6,65  mm.  Untuk  mendapatakan  potongan  dengan  burry  yang  minimal clearen  punch  dan  die  diatur  sebesar  0,2175  mm  dengan  gaya  potong  yang perlukan mesin press sebesar 135 tonf, gaya proses drawing 18,5 tonf, proses bending  memerlukan di  pelukan gaya dari mesin press dengan tonase  4 tonf dan  untuk  prroses  triming  menggunakan  mekanisme  dua  buah  cam    dengan total gaya yang di pelukan untuuk proses triming yaitu 44,5 tonf
Kata Kunci : kuat tarik dan resistansi gesek SAPH 440, blank layout, gaya blanking, gaya drawing, gaya bending dan gaya cam.

## 1. Pendahuluan
Pengujian  logam  sangatlah  diperlukan pada    braket  upper  arm  ini  dikarenakan untuk  mengetahui  bila  logam  tersebut dapat  menimbulkan  efek  negatif  jika digunakan  untuk  bahan-bahan  produksi. Dalam  logam  tersebut  tediri  dari  sifat mekanis  diantaranya  kekerasan,  kuat  tarik (tensile  strenght).    Dengan  pengerjaan yang tepat, akan diperoleh tingkat efisiensi yang  tinggi,  Untuk  mendapat  kan  braket dengan  kualitas  yang  bagus  kita  harus dapat  menganalisa  raw  material  supaya dapat memenuhi standar dari part tersebut. Raw  material  yang    telah  yang  telah  di
sesuaikan  oleh  user    di  analisa  sifat mekanis  yang  terkandung  di  dalamnya supaya  dapat di tentukan gaya yang dapat di  aplikasi  dalam  pembentukan  braket upper  arm  dengan  kualitas  yang  di  minta oleh user. Seringya terjadi kurang maksimal pada proses blangking, drawing, forming, triming dan piercing di  sebabkan karena  tidak  memenuhi  standar  proses pengerjaan  proses  dies  yang  sasuai terhadap  sifat  mekanis  yang  di  perlukan material tersebut.
Thomas Djunaedi 1 Dadi Cahyadi 2 Darmanto 3 Thomas.pcd@pamindo.co.id Dadicahyadi2012@gmail.com Darmanto@yahoo.com Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Jakarta Jurusan Teknik Mesin Universitas Serang Raya Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Jakarta

## 2. MetodePenelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah  dengan  mengadakan    pengujian, dimana  jenis-jenis  pengujiannya  adalah  uji tarik,  uji  kekerasan  dan  uji  kekerasan  di ambil dari lab perusahaan ( mill certificate ) dimana Pembahasan  di  tekankan  pada perhitungan  gaya  gaya  yang  terjadi  pada proses dies serta Menentukan besarnya jarak punch  dan  die  yang  berberfungsi  sebagai alat  potongnya  dan  Menentukan  tonase mesin  yang  di  pakai  dalam  proses pembuatan braket upper arm .

## 3. Hasil dan Pembahasan

## 3.1.Data spesifikasi material
Dalam  analisa  sifat  mekanis  material braket upper arm menggunakan sheet plate material  SAPH  440  dengan  ketebalan  2,9 mm,  dengan tensile  strengh ( 440 MPa  di ambil dari standar JIS G3113, data ini  akan  di  gunakan  untuk  menghitung beberapa  gaya  yang  terdapat  di  dalam beberapa proses,
3.2.Proses pembentukan braket upper arm
3.2.1Proses blank dan piercing

## Penyusunan  lay out blank
Kebutuhan  material  banyak  di  pengaruhi bentuk  produk,  meskipun  masalah  kecil namun  berakibat  pada  material  yang terbuang, stock lay out bertujuan bagaimana  caranya  mengurangi  material terbuang  menjadi  sekecil  mungkin  dengan tujuan akhir menurunkan biaya material.
Gambar 1. Dimensi dari blank
Jarak sisi tepi (a) = t + 0,015 x D
= 2,9 mm + 0,015 x 249,5 mm = 6,65 mm Jarak antar blank (b) = jika t 0,8mm s/d 4,8mm b = t = 2,9mm
Gambar 2. Desain blank layout yang di rencanakan
a. Menhitung  clearen  dan  diameter die pada proses piercing
Gambar 3. Desain hole piecing
c = a x t = 0,075 x 2.9 mm  = 0,2175 mm (clearen punch dan die)
Menentukan  diameter  die  dari  diameter piercing
 Diameter  punch mm  ( patokan untuk lubang )
Diameter  die  maximum  =  8,02  mm  +
(0,2175 mm x 2 ) = 8,455 mm
Diameter  die  minimum    =  8,00  mm  +
(0,2175 mm x 2 ) = 8,435 mm  Diameter  punch mm  ( patokan untuk lubang ) Diameter die maximum = 15,02 mm +
(0,2175 mm x 2 ) = 15,455 mm Diameter die minimum  = 15,00 mm + (0,2175 mm x 2 ) = 15,435 mm
 Diameter  punch
mm  ( patokan untuk lubang ) Diameter  die  maximum  =  7,02  mm  + (0,2175 mm x 2 ) = 7,455 mm Diameter  die  minimum    =  7,00  mm  + (0,2175 mm x 2 ) = 7,435 mm
Gambar 4. Punch piercing dan die
piercing (1)
Gambar 5.  Akibat dari clearen : (a) clearen terlalu kecil, (b) clearen terlalu besar
b. Gaya potong ( cutting force ) :
P    =  L x  t  x B
B = x 0,8 = 45 kgf/mm 2 . 0,8 = 36 kgf/mm 2 ( kekuatan geser ) (persamaan 2.6) (8) Menghitung cutting force pada proses piercing yaitu 3 buah hole lingkaran dengan , , P     =  L x t  x B (persamaan 2.7) (8) = (3,14(8+15+7) mm) x (2,9 mm) x (36 kgf/mm 2 ) = 9.834,48 kgf
Menghitung  cutting  force  pada  proses blank  yang  mempunyai  bentuk  kurva, karena  keliling  kurva  tidak  bisa  di  hitung menggunakan  rumus,  dalam  mengetahui tepi  potong  atau  keliling  menggunakan sofware  auto  cad,  di  ketahui  panjang  tepi potong  kurva  adalah  L  =  684,1702mm P     =  L x t  x B
=  (684,1702  mm)  x  (2,9  mm)  x  (36 kgf/mm 2 )   = 71.427,3689 kgf
Jadi  cutting  force  total  adalah  jumlah antara  cutting  force  piercing  dan  cutting force blank yaitu :
9.834,48  kgf +  71.427,3689  kgf  =
81.261,8489 kgf
c. Menghitung gaya striper atau
striper force Pst = (5% - 10%) x P
=  (0,1)x(8.1261,8489  kgf)  =  8.126,1849
kgf d. Kapasitas  mesin  press  (  press machine capacity ) Pm = ( P+Pst ) x (Sf) =(81.261,8489kgf  +8.126,1849 kgf)  x (1,3) = 135 tonf
Jadi pada proses blank piercing 1/4  bisa di proses  dengan  menggunakan  mesin  press dengan  tonase  140  tonf  gaya  dari  aktual 200 tonf.

## 3.2. 2 Proses Drawing
P = (P1 + P2) P1= x t x [(2 x r 1 x c)+( l'. c 2 )]= 8,3651 tonf P2 =An x Pb = = 3,8834 tonf
Gambar 7 . Mencari nilai l'
Tabel 3 nilai nilai dari Pb dari blank holder presure

## 3. 2. 3 Proses forming ( Proses 3/4 )
Gambar 9. bentukan dari forming
Bottoming pad force (Pbp) bp = 0,5 x Pbu = 0,5 x 1737,7162 kgf = 868,8582 kgf
Total U bending ( P’bu) = Pbu + Pbp = 1.737,7162 kgf + 868,8582 kgf = 2.606,5744 kgf
Kapasitas mesin press = P’bu  x  sf = 2606,5744 kgf x 1,5 = 3.909,8616kgf = 3,9098 tonf = 4 tonf Kapasitas  yang  di  butuhkan  untuk  proses forming 4 tonf aktual mesin  yang di pakai 80 tonf

## 3. 2. 4 Proses cam trimnig
Dalam  proses  4/4  menggunakan  2  buah cam  kanan  kiri  yang  berkerja  secara bersamaan  yaitu  cam  1  dan  cam  2.  Untuk spesifikasi  dari  cam  menggunakan  cam dengan berat (W) = 20 kg dengan sudut Ɵ
=  40 o dan friction  coeffecient (µ)  =  0,4 (wear plate atau oiless plate)
Gambar 10. Hasil dari cam triming
3. 2. 4. 1. Perhitungan cam 1
a. Fc total = Fc piercing + Fc triming Piercing = Ø 14mm, Ø 8mm, Ø8mm Fc piercing = π x d x t x B = { 3,14 x (14mm + 8mm + 8mm)} x 2,9mm x 36 kgf/mm 2 =  9.834,48 kgf
Panjang cutting leng 79,7148mm Fc triming = L x t x B
= 79,7148mm x 2,9mm x 36 kgf/mm 2 = 8.322,2251 kgf
Fc total = Fc piercing + Fc triming = 9.834,48 kgf + 8.322,2251 kgf = 18.156,7051 kgf
b. Fs  = 0,15 x Fc
Material Pb (kgf/cm 2 ) Ordinary steel (sheet) 16-18 Deep drawing steel (sheet) 20-25 Stainless steel (sheet) 18-20 Coopper (sheet) 8-12 Brass (sheet) 11-16
= 0,15 x 18.156,7051 kgf = 2.723,5057 kgf
c. Fp  = µ x W x Sf
= 0,4 x 20 kg x 4
= 32 kgf
d. F = Fc + Fs + Fp = 18156,7051 kgf + 2723,5057
kgf + 32 kgf
= 2.0912,2108 kgf
e. P   =  tan Ɵ . F
=  tan 40 o x 20.912,2108 kgf = 0,8390996312 x 20.912,2108 = 17.547,4285 kgf Jadi gaya yang bekerja pada cam1 = 17.547,4285 kgf
3. 2. 4. 2. Perhitungan cam 2 a. Fc total = Fc piercing + Fc triming  Piercing = Ø 14mm Fc piercing = π x d x t x B
= (3,14 x 14mm) x 2,9mm x 36 kgf/mm 2 =  43,96mm x 2,9mm x 36 kgf/mm 2 =  4.589,424 kgf  Panjang cutting leng 79,7148mm Fc triming = L x t x B = 75,5947 mm x 2,9 mm x 36 kgf/mm 2
= 7.892,0867 kgf  Fc total = Fc piercing + Fc triming = 4.589,424 kgf + 7.892,0867 kgf = 12.481,5107kgf
b. Fs  = 0,15 x Fc = 0,15 x 12.481,5107 kgf
= 1.872,2266 kgf
c. Fp  = µ x W x Sf = 0,4 x 20 kg x 4
= 32 kgf
d. F = Fc + Fs + Fp
= 12.481,5107 kgf + 1.872,2266 kgf + 32 kgf
= 14.385,7373 kgf
e. P   =  tan Ɵ x F =  tan 40 o x 14385,7373 kgf = 0,8390996312  x 14385,7373 = 12,071,0668 kgf
Jadi gaya yang bekerja pada cam1 = 12,071,0668 kgf
Kapasitas mesin press Pm  = [ P(cam1) + P(cam2)] . Sf = (17.547,4285 kgf  +
12.071,0668 kgf) x 1,5
= 29618,4953 kgf  x 1,5 = 44427,743 kgf
= 44,5 tonf
Kapasitas mesin yang di butuhkan pada proses cam trim piercin adalah 45,5 tonf aktual yang di pakai 80 tonf

## 5.1.Kesimpulan
1. Pada proses blank 1/4
 Jarak  tepi  potong  blank  dengan  tepi material 6,65 mm dan jarak antar blank 2,9 mm,
 Jarak  antara  punh  dan  die  0,2175  mm untuk  mendapat  kan  hasil  pemotongan yang  presisi  dan  meminimalkan  burry pada  hasil  pemotongan.  Proses  punch piercing  jika  clearen  terlalu  tipis berdampak  hasil  potongan  akan  masuk kedalam  blank  (gompal),  dan  jika clearen terlalu  lebar  akan menimbulkan burry yang berlebihan
 Gaya  yang  di  perlukan  untuk  proses blangking  atau  kapsitas  mesin  press adalah 135 tonf .
2. Gaya  yang  di  perlukan  untuk  proses drawing atau  kapsitas  mesin  press adalah 18,5 tonf . Dan perlukan lubrikasi pada  proses  drawing  dan  forming mengurangi  gseskan  pada  proses  yang berdampak  baret,  Penggunaan  clearen yang  terlalu  lebar  pada  lebih  dari
material pada proses preform
berdampak  pada  daerah  yang  terjadi tarikan menjadi keriting dan jika kurang dari tebal material akan terjadi baret.
3. Pada  proses bending 3/4  gaya  yang  di perlukan  pada  proses  tersebut  adalah  4 tonf
4. Pada  proses cam  trim dan piercing 4/4 gaya  yang  di  perlukan  pada  proses tersebut adalah 44,5 tonf

## 5.2.Saran
1. Proses  dari  blank  sisi  tepi  8mm  dan untuk 10mm untuk jarak antar blankdapat  di  desain  ulang  untuk meningkatkan  efesiensi  scrap  yang terbuang,  dengan  di  buat  lebih  kecil yaitu  6,65mm  unutk  jarak  blank dengan  tepi,  dan  2,9  mm  untuk  space antar blank.
2. Menyesuaikankan  mesin  press  sesuai dengan kapasitas yang di butuhkan tiap proses, untuk meningkatkatkan efesiensi karena penggunaan
penggunaan mesin press dengan tonase besar  membutuhkan  daya  listrik  yang besar juga.
3. Menggabungkan empat proses pembuatan  braket  upper  arm  kedalam satu  proses  mesin  press,  dengan mendesain  meja  pres  menjadi  lebuh luas  supaya  bisa  menampung  4  dies
dalam satu mesin yang bertujuan untuk penghematan sumber tenaga listrik

## DAFTAR PUSTAKA
1. IMDIA., 2010, Press Die Design
Midle, IMDIA
2. IMDIA., 2011, Press Die Design Basic, IMDIA 3. Paquin, J. R. Dan  Crowley, R. E., 1962, Die Design Fundamentals, Industrial Press Inc, cleveland, ohio 4. Rachmantio, H. Dr. Ing., 2004, Pengantar Material Sains II Buku Sifat Fisik da Mekanik, Tabernakelindo, Yogyakarta 5. Schey, J. A., 2000, Introduction To Manufacturing Prosesses, The McGraw- hill Companies, Inc
6. Sistem supensi kendaraan,
http://ludiagungwahyudi.blogspot.co
m/2010/12/sistem-suspensi.html
7. Steel Plate, JIS G3113,
http://www.steel-jw.com/steel- plate/JIS-G3113-Hotrolled- Automobile-structural-steel.html 8. Sudarmawan, R. Th., 2009,
Teknologi Press Dies, Kanisius, Yogyakarta