i

DESAIN DAN ANALISIS STATIS DIES OUTER REAR DOOR

MOBIL ESEMKA RAJAWALI 2

DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE CATIA V5

TESIS

DiajukanKepada

Program Studi Magister Teknik Mesin

Program PascasarjanaUniversitas Muhammadiyah Surakarta

UntukMemenuhi Salah Satu Syarat Guna Memperoleh

Gelar Magister dalam IlmuTeknik Mesin

Oleh

ROHMADI

NIM : U100140009

PROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK MESIN

PROGRAM PASCASARJANA

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

ii

iii

iv

v

vi

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah puji syukur, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT. Atas

rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan

tesisyang berjudul “Desain dan Analisis Statis Dies Outer Rear Door Mobil

Esemka Rajawali 2 Dengan Menggunakan Software CATIA V5”. Tesis ini dibuat

guna mendapat gelar Magister Teknik Mesin, Program Pascasarjana Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

Penulis menyadari sepenuhnya, tanpa bimbingan dari berbagai pihak, tesis

ini tidak akan selesai dengan baik. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis

mengucapkan terimakasih yang tulus kepada :

1. Dr. Sofyan Anif, M.Si, Rektor Universitas Muhammadiyah Surakarta yang

telah memberikan kemudahan dan fasilitas belajar di Pascasarjana Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

2. Prof. Dr. Bambang Sumardjoko, M.Pd. Direktur Program Pascasarjana

Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah memberikan fasilitas dalam

menyelesaikan pendidikan di Program Pascasarjana Teknik Mesin

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Tri Widodo Besar Riyadi, ST., MSc., Ph.D Ketua Program Studi Magister

Teknik Mesin dan Dewan Penguji yang telah memberikan ijin untuk

melakukan penelitian.

vii

4. Supriyono, ST., MT., Ph.D Pembimbing Utama dalam penelitian dan

penulisan tesis ini yang telah memberikan saran, motivasi dan

pembimbingannya yang sangat berharga.

5. Agus Dwi Anggono, ST., M.Eng., Ph.D Pembimbing Pendamping dalam

penelitian dan penulisan tesis ini yang telah memberikan saran, motivasi dan

pembimbingan yang sangat baik.

6. Segenap dosen dan staff pengajar program studi Magister Teknik Mesin.

7. Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

yang telah memberikan ijin penggunaan Laboratorium Teknik Mesin untuk

melakukan penelitian.

8. Pimpinan Laboratorium Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

yang telah memberikan ijin penggunaan laboratorium teknik mesin.

9. Pimpinan Perpustakaan Pascasarjana yang telah memberikan fasilitas dalam

penyelesaian studi kepustakaan.

Surakarta, 2017

Penulis

Rohmadi

NIM. U10014009

AkhmadPujiono

NIM. U 100140008

viii

DESAIN DAN ANALISIS STATIS DIES OUTER REAR DOOR

MOBIL ESEMKA RAJAWALI 2

DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE CATIA V5

Rohmadi 1, Supriyono

2, danAgusDwiAnggono

3

Program Studi Magister Teknik Mesin

UniversitasMuhammadiyah Surakarta

Jln. A. YaniPabelan-Kartasura.TromolPos I Kartasura. Indonesia.

Email: rochmadsolo@yahoo.com

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk melakukan desain pintu belakang mobil Esemka Rajawali 2

bagian luar (outer rear door) dengan menggunakan metoda reverse engineering. Mobil

Esemka merupakan salah satu mobil nasional yang sedang dikembangkan di Indonesia.

Esemka Rajawali 2 mempunyai model SUV( Sport Utility Vehicle ) bermesin Esemka

1.6L, 1.597 cc in line DOHC. Metode reverse engineering atau lebih dikenal dengan

metoda rekayasa balik merupakan suatu metode untuk memperoleh data geometri dari

produk yang telah ada dan merekonstruksi ulang menjadi model gambar tiga dimensi.

Model tiga dimensi tersebut kemudian digunakan untuk melakukan desain cetakan atau

dies. Desain dies dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak CATIA V5. Proses

pembuatan die memegang peranan penting karena darisinilah nantinya akan dihasilkan

dengan berbagai macam komponen bodi mobil dengan bentuk sesuai rancang bangun

yang diinginkan. Pembuatan rancang bangun sebuah bodi mobil terdiri dari berbagai

macam model, bentuk, sert akonstruksinya. Setelah desain cetakan selesai maka

dilanjutkan dengan melakukan analisis statik untuk mengetahui tegangan yang terjadi

pada cetakan. Penelitian ini telah berhasil membentuk model tiga dimensi pintu belakang

dengan menggunakan metode riverse engineering. Desain cetakan berhasil dibuat dengan

menggunakan perangkat lunak CATIA V5. Dari hasil analisis statik dengan beban

maksimal 50.000 N, cetakan tersebut masih berada pada kondisi yang aman berdasarkan

pada tegangan luluh material yang digunakan.

Kata kunci: pintu belakang, esemka rajawali 2, reverse engineering, desain cetakan,

analisis statik

1 Mahasiswa Megister Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2Dosen Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta. 3Dosen Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.

ix

ABSTRACT

The research objective is to design the outer back door of Esemka Rajawali 2 by using

reverse engineering method. Esemka car is one of the national cars that is developing in

Indonesia. Esemka Rajawali 2 has a model SUV (Sports Utility Vehicle) engined by

Esemka 1.6L, 1,597 cc inline DOHC. Reverse engineering method is a method to get

geometry data from existing products and reconstruct into three-dimensional drawing

model. The three-dimensional model is then used to design the mold or dies. Dies design

was done by using CATIA V5 software. The process of die making is important stage

because it will be produced with a variety of desired body designs. The design of a car

body is made up of various models, shapes, and constructions. After the mold design was

completed then continued to do static analysis to find the stresses that occur in the dies.

The research was succeeded in making three-dimensional models by using reverse

engineering method. Die design was successfully created using CATIA V5 software.

From static analysis results with a maximum of 50,000 N, the die was still in a safe

condition based on the yield stress of the material.

Keywords: rear door, esemka rajawali 2, reverse engineering, die design, static analysis

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................................i

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING UTAMA......................................ii

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING PENDAMPING....... ..................iii

HALAMAN PENGESAHAN.................................................................................iv

SURAT PERNYATAAN.........................................................................................v

KATA PENGANTAR............................................................................................vi

ABSTRAK............................................................................................................viii

DAFTAR ISI ........................................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiv

BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

A. Latar Belakang Penelitian.............................................................................. 1

B. Rumusan Masalah ......................................................................................... 3

C. Tujuan Penelitian ........................................................................................... 3

D. Manfaat Penelitian ......................................................................................... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 5

A. Kajian Teori ................................................................................................... 5

1. Reverse Engineering .................................................................................. 5

2. Bodi Mobil ................................................................................................. 8

3. Dasar Umum Perencanaan Dies .............................................................. 20

xi

4. Pembuatan Die ......................................................................................... 22

5. Penelitian Terdahulu ................................................................................ 25

6. Tegangan .................................................................................................. 28

7. Regangan ................................................................................................. 29

8. Elastisitas Isotropik (Isotropic Elasticity)................................................ 30

9. Keseimbangan Gaya dan Momen ............................................................ 30

10. Kondisi Batas (Boundary Condition) ...................................................... 32

11. Kriteria Luluh (Yield Criterion) ............................................................... 34

12. Kriteria Tresca (Tresca Criterion) ........................................................... 36

13. Kriteria Von Mises (Von Mises Criterion) .............................................. 38

14. Forming Limit Diagram (FLD)................................................................ 41

BAB III METODOLOGI PENELITIAN.............................................................. 45

A. Lokasi Penelitian ......................................................................................... 45

B. Alat Penelitian ............................................................................................. 45

C. Prosedur Penelitian ...................................................................................... 47

D. Jadwal Penelitian ......................................................................................... 48

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................. 49

A. Hasil Desain................................................................................................. 49

B. Hasil Desain Solid 3D dengan CATIA ....................................................... 52

C. Desain Acessories Die ................................................................................. 58

xii

D. Hasil Simulasi Statik ................................................................................... 61

BAB VPENUTUP ................................................................................................. 68

A. Simpulan ...................................................................................................... 68

B. Saran ............................................................................................................ 69

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 70

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1. Konstruksi Luar Bodi dan Komponennya ......................................... 9

Gambar 2. 2 Konstruksi Dalam Bodi dan Komponennya..................................... 10

Gambar 2. 3 Konstruksi pintu mobil ..................................................................... 15

Gambar 2. 4 Pengukuran dengan Mesin Ukur Koordinat (MUK) ........................ 16

Gambar 2. 5 Pengukuran dengan mesin Ukur Koordinat (MUK) ........................ 17

Gambar 2. 6 Pengukuran dengan Mesin Ukur Koordinat (MUK) ....................... 18

Gambar 2. 7 Bagian-bagian Dies .......................................................................... 23

Gambar 2. 8 Sembilan komponen tegangan yang bekerja pada sebuah bidang yang

sangat kecil. ................................................................................... 28

Gambar 2. 9 Garis alur pada suatu material yang telah ditarik dan dipuntir

sehingga mengalami deformasi. .................................................... 29

Gambar 2. 10Gaya yang bekerja pada potongan tabung yang bertekanan. .......... 31

Gambar 2. 11 Keseimbangan momen pada permukaan berbentuk silindris. ........ 32

Gambar 2. 12 Plat beralur, kondisi material yang berada diluar celah

mempengaruhi material yang berada didalam celah. .................... 33

Gambar 2. 13 Penyusutan regangan lateral lembaran spesimen uji tarik tembaga

sebagai fungsi jarak dari lengkungan. ........................................... 34

Gambar 2. 14 Pembengkokan pada lembaran spesimen uji. ................................. 35

Gambar 2. 15 Lingkaran Mohr untuk dua kondisi tegangan yang dibedakan oleh

tegangan hidrostatik. ...................................................................... 36

Gambar 2. 16 Lokus luluh kriteria Tresca. ........................................................... 37

xiv

Gambar 2. 17 Lokus luluh Von Mises. ................................................................. 39

Gambar 2. 18 Lokus luluh Tresca dan Von Mises menunjukan pembebanan

tertentu. .......................................................................................... 40

Gambar 2. 19 Rangkaian tiga dimensi kriteria luluh Tresca dan Von Mises. ...... 40

Gambar 2. 20 Proyeksi kriteria luluh Tresca dan Von Mises pada sebuah bidang

σ1 + σ2 + σ3 = konstan. .................................................................. 41

Gambar 2. 21 Forming Limit Diagram. ................................................................ 42

Gambar 3. 1 Mobil Esemka R2 ........................................................................... 46

Gambar 3. 2 CMM Manual untukPengukuranKomponen …..………………....46

Gambar 3. 3 Diagram alir penelitian. .................................................................. 47

Gambar 4. 1 Proses pelepasan komponen kenderaan sebelum diletakkan pada

CMM ............................................................................................. 49

Gambar 4. 2 Pengukuran komponen kendaraan pada CMM manual. ................ 50

Gambar 4. 3 Hasil pemodelan kembali mobil emsemka Rajawali dalam berbagai

pandangan. ..................................................................................... 51

Gambar 4. 4 Hasil pemodelan pintu belakang. ................................................... 52

Gambar 4. 5 Surface upper die dan lower die. ...................................................... 53

Gambar 4. 6 T –Slot Detail dan Cushion Pin Hole pada MesinPress .................. 55

Gambar 4. 7 Konstruksi Die Drawing Pintu belakang tampak samping. ............. 55

Gambar 4. 8 Lower Die atau cetakan bawah......................................................... 57

Gambar 4. 9 Upper Dieatau cetakan atas. ............................................................. 58

Gambar 4. 10 Slide Plat ........................................................................................ 59

Gambar 4. 11 Stopper Pad .................................................................................... 59

xv

Gambar 4. 12 StopperMaterial ............................................................................. 60

Gambar 4. 13 Stroke End Block ............................................................................ 61

Gambar 4. 14 Distribusi tegangan pada cetakan bawah dengan beban 10 kN. ... 62

Gambar 4. 15 Lokasi tegangan maksimum yang terjadi. ..................................... 63

Gambar 4. 16 Distribusi tegangan pada sisi bawah cetakan. ............................... 63

Gambar 4. 17 Distribusi tegangan pada cetakan bawah dengan beban 50 kN. .. 64

Gambar 4. 18 Tegangan maksimal pada setiap pembebanan cetakan bawah ...... 65

Gambar 4. 19 Distribusi tegangan pada cetakan atas dengan beban 10 kN. ........ 66

Gambar 4. 20 Tegangan tertinggi terjadi pada bagian penyangga. ...................... 66

Gambar 4. 21 Tegangan maksimal pada setiap pembebanan cetakan atas. ......... 67

1

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Jadwal Pelaksanaan Penelitian ............................................................48

Tabel 4.1 Properti material baja pada analisis CATIA V5 ................................. 61