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


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


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


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


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


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

http://www.plm.automation.siemens.com/en_us/products/nx/

6


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


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


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


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


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


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


Q = Maks. Kapasitas alir (cm3/s)

tc = Estimasi Cycle time (s)

4. Berdasarkan kemampuan kapasitas plasticizing

12


)(

3600

1000.

4VrVp

Rtc

N


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


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


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


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


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


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


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


Gambar 2.11 Proses injeksi

20


Gambar 2.12 Mesin injeksi SUMITOMO

21


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


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


Tabel 3.1 properties material HIPS

24


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


Gambar 3.2 area gate

Area gate

Runner

26


Drawing detail part :

Gambar 3.3 drawing detail part

27


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


Berdasarkan dari spesifikasi mesin sehingga size mold dapat ditentukan sebagai berikut:

Gambar 3.5 size mold

29


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


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


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


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


Gambar 3.10 sistem pendingin pada area core

out in

in

in

in

Baffle untuk pemisah

arah aliran

34


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


Tabel 3.3 Properti material NAK80

36


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


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


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


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


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


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


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

http://repository.umy.ac.id/

http://docplayer.info/65137634-Makalah-manufaktur-2-dosen-ir-parman-sinaga-mt-disusun-oleh-urfan-ramadhan.html

http://docplayer.info/65137634-Makalah-manufaktur-2-dosen-ir-parman-sinaga-mt-disusun-oleh-urfan-ramadhan.html

http://www.siddiqisons.com/shrinkage.html

https://www.slideshare.net/agungbabyface/cmm-coordinate-measuring-machine-42415082

https://www.slideshare.net/agungbabyface/cmm-coordinate-measuring-machine-42415082

59

LAMPIRAN

60

61

Documents

Design Mold For Plastic Ball Part