PERANCANGAN POROS DAN PROSES PEMESINAN

MESIN COPY CAMSHAFT

PROYEK AKHIR

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya

Oleh:

MUHAIMIN RIFQI HIDAYATULLAH

NIM I8613021

PROGRAM DIPLOMA III TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2016

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ii

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

v

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala karunia-Nya sehingga

penulis dapat menyelesaikan penulisan laporan Proyek Akhir dengan judul

Perancangan Poros dan Proses Pemesinan Mesin Copy Camshaft ini dengan

baik. Adapun tujuan penulisan laporan Proyek Akhir ini sebagai salah satu syarat

untuk menyelesaikan pendidikan Diploma III Teknik Mesin Otomotif, Fakultas

Teknik, Universitas Sebelas Maret.

Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan banyak terima kasih

atas segala bantuan dan perhatian selama melakukan Proyek Akhir dan

penyusunan Laporan Proyek Akhir. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih

yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Dr. Budi Santoso S.T.,M.T selaku Ketua Jurusan Diploma Teknik

Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Ibu Indri Yaningsih, S.T.,M.T selaku Koordinator Proyek Akhir serta

pembimbing I proyek akhir yang telah memberikan bimbingan dan

pengarahan dalam penyusunan laporan proyek akhir ini.

3. Bapak D. Danardono Dwi P.T, S.T., M.T., Ph.D selaku pembimbing II

proyek akhir yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan dalam

penyusunan proyek akhir ini.

4. Bapak Arifin Musthafa S.T., selaku laboran laboratorium proses produksi

yang telah memberikan pengarahan dalam proses pembuatan mesin

proyek akhir ini.

5. Bapak dan Ibu tercinta yang telah memberikan doa serta motivasi yang

tak terhingga dalam penyusunan proyek akhir ini.

6. Muhammad Riza Purwanto dan Afriko Jadi Prayoga P.P selaku rekan tim

pembuatan mesin yang telah bekerja sama dalam pembuatan mesin untuk

proyek akhir.

7. Teman-teman Diploma III Teknik Mesin 2013 yang selalu memberikan

bantuan serta dukungan dalam pengerjaan proyek akhir ini.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

vi

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan-kekurangan yang

perlu diperbaiki dalam penulisan Laporan Proyek Akhir ini, untuk itu penulis

mengharapkan masukan dan kritikan, serta saran dari berbagai pihak. Semoga

penulisan Laporan Proyek Akhir ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun

pembaca.

Surakarta, 21 Juni 2016

Penulis

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

vii

ABSTRAK

MUHAIMIN RIFQI H, 2016, PERANCANGAN POROS DAN PROSES PEMESINAN MESIN COPY CAMSHAFT, Proyek Akhir, Program Studi Diploma III Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta

Tujuan dari proyek akhir pembuatan mesin copy camshaft yaitu merubah

dimensi serta sudut dari camshaft standar menjadi camshaft sesuai dengan kontur

camshaft yang digunakan sebagai pengkopi dengan penggerak otomatis untuk

memperoleh dimensi camshaft yang sama.

Mesin copy camshaft ini menggunakan motor listrik 1/4 Hp sebagai

penggerak utama dan menggunakan motor wiper DC 12V sebagai penggerak

otomatis unit camshaft. Poros penggerak menggunakan bahan St 37 dimensi

bertingkat dengan ukuran 15 mm pada ujung penumpu gerinda dan 14,98 mm

pada penumpu puli serta 20 mm pada bagian tengah poros. Proses pembuatan

poros menggunakan mesin bubut SANWA C0632A dengan waktu pembuatan

100,19 menit. Poros akan meneruskan putaran dari motor listrik melalui sabuk

dengan puli 3 inch dan memutarkan batu gerinda untuk melakukan proses

penggerindaan camshaft.

Dalam proyek akhir mesin copy camshaft ini telah dilakukan percobaan

untuk memproses camshaft motor Shogun SP 125. Dari percobaan yang telah

dilakukan, diperoleh hasil dimensi dari copy camshaft pada Shogun SP 125

memiliki selisih 1mm pada camshaft sisi buang dengan tingkat kekasaran

permukaan N7.

Kata kunci: mesin copy camshaft, poros, camshaft modifikasi

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

viii

ABSTRAK MUHAIMIN RIFQI H, 2016, SHAFT DESIGN AND MACHINING PROCESS COPY CAMSHAFT MACHINE Final Project , Program Diploma III Engineering , Faculty of Engineering , University of March Surakarta

The purpose of the final project of making copies camshaft engine that is

changing the dimensions and angles of the standard camshaft into camshaft fit the

contour of the camshaft is used as a copier with automatic driving dimensions to

obtain the same camshaft.

The camshaft copy machine using 1/4 hp electric motor as the prime

mover and the use of the wiper motor 12V DC as automatic driving camshaft unit.

Driveshaft uses material St 37 storey with size dimensions of 15 mm at the end of

the fulcrum grinding and 14.98 mm at the fulcrum of pulleys and 20 mm at the

center of the shaft. The process of making the shaft using a lathe SANWA

C0632A with creation time 100.19 minutes. Shaft will forward rotation of the

electric motor via a belt with a 3 inch pulleys and rotating grinding stone to make

the process of grinding camshaft.

In the final project copy camshaft engine has been carried out

experiments to process the motor camshaft Shogun SP 125. From the experiments

have been carried out, the results obtained in the dimensions of the camshaft copy

Shogun SP 125 has a difference of 1mm on a side exhaust camshaft with a degree

of surface roughness of N7.

Keywords: copy camshaft engine, shaft, camshaft modification

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

viii

DAFTAR ISI

Halaman Judul ................................................................................................ i

Halaman Pengesahan ....................................................................................... ii

Halaman Berita Acara Ujian ............................................................................ iii

Biodata Mahasiswa ......................................................................................... iv

Kata Pengantar ................................................................................................. v

Abstrak ........................................................................................................... vii

Daftar Isi ......................................................................................................... viii

Daftar Gambar .................................................................................................. xi

Daftar Persamaan ............................................................................................. xiii

Daftar Tabel .................................................................................................... xiv

Daftar Lampiran .............................................................................................. xv

Daftar Notasi ................................................................................................... xvi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ................................................................................. 1

1.2 Perumusan Masalah ......................................................................... 2

1.3 Batasan Masalah ............................................................................. 2

1.4 Tujuan Proyek Akhir ....................................................................... 3

1.5 Manfaat Proyek Akhir ..................................................................... 3

1.6 Sistematika Penulisan ...................................................................... 3

BAB II DASAR TEORI

2.1 Konsep Perencanaan Poros dan Proses Produksi ............................ 4

2.1.1 Motor .................................................................................... 4

2.1.2 Daya. ..................................................................................... 5

2.1.3 Gaya Penggerindaan.............................................................. 7

2.1.4 Poros ...................................................................................... 8

2.1.5 Mesin Bubut ......................................................................... 11

2.1.6 Mesin Frais ............................................................................ 19

2.1.7 Mesin Bor .............................................................................. 22

2.1.8 Pengelasan SMAW ............................................................... 24

BAB III PERANCANGAN DAN GAMBAR

3.1 Diagram Alir Proses Perencanaan .................................................. 27

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ix

3.2 Pengertian Alat ............................................................................... 28

3.3 Prinsip Kerja Alat ........................................................................... 28

3.4 Perhitungan Daya Poros Gerinda ................................................... 29

3.5 Perhitungan Poros ............................................................................ 31

3.5.1 Perhitungan Gaya Poros ......................................................... 31

3.5.2 Perhitungan Sabuk dan Transmisi ......................................... 32

3.5.2.1 Perhitungan Kecepatan Sabuk .................................. 32

3.5.2.2 Perhitungan Panjang Sabuk ....................................... 33

3.5.2.3 Perhitungan Sudut Kontak Sabuk ............................. 33

3.5.2.4 Perhitungan Luas Penampang Sabuk ........................ 33

3.5.2.5 Perhitungan Massa Sabuk ......................................... 34

3.5.2.6 Perhitungan Gaya Sentrifugal Sabuk ........................ 34

3.5.2.7 Perhitungan Gaya Maksimum Sabuk ........................ 34

3.5.2.8 Perhitungan Gaya Sisi Kendang dan Kendur ............ 35

3.5.3 Kesetimbangan Gaya Poros .................................................. 36

3.5.4 Kekuatan Poros ..................................................................... 41

3.6 Perencanaan Pemesinan .................................................................. 42

3.6.1 Identifikasi Gambar Kerja ..................................................... 42

3.6.2 Perhitungan Mesin Bubut ...................................................... 43

3.6.2.1 Pembubutan Memanjang Poros ................................. 43

3.6.2.2 Pembubutan Poros Sisi Gerinda ................................ 44

3.6.2.3 Pembubutan Poros Sisi Puli ...................................... 46

3.6.3 Perhitungan Mesin Frais ....................................................... 48

3.6.4 Perhitungan Pengeboran......................................................... 50

3.6.5 Perhitungan Arus Pengelasan ................................................ 50

BAB IV PROSES PEMBUATAN DAN PENGUJIAN

4.1 Proses Pembuatan .............................................................................. 52

4.2 Alat dan Bahan .................................................................................. 52

4.3 Langkah Pengerjaan .......................................................................... 53

4.3.1 Proses Pembuatan Rangka .................................................... 53

4.3.2 Proses Pengeboran Alas Mesin ............................................. 54

4.3.3 Proses Pembatan Poros Transmisi ........................................ 55

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

x

4.3.4 Proses Pembuatan Alur Pasak Poros Transmisi .................... 66

4.3.5 Analisa Waktu Pembuatan Poros Transmisi ......................... 68

4.3.6 Proses Pengecatan ................................................................. 69

4.3.7 Proses Perakitan Mesin Copy Camshaft ............................... 70

4.4 Perawatan Mesin ............................................................................... 71

4.5 Pengujian Mesin ................................................................................ 72

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 75

5.2 Saran ............................................................................................... 75

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 76

LAMPIRAN ................................................................................................ 77

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Klasifikasi motor listrik ............................................................... 5

Gambar 2.2 Poros ............................................................................................ 8

Gambar 2.3 Bagian-bagian mesin bubut ......................................................... 11

Gambar 2.4 Meja mesin bubut ........................................................................ 12

Gambar 2.5 Kepala tetap mesin bubut ............................................................. 12

Gambar 2.6 Rumah pahat mesin bubut ............................................................ 13

Gambar 2.7 Kepala lepas ................................................................................ 13

Gambar 2.8 Eretan mesin bubut ...................................................................... 14

Gambar 2.9 Center ........................................................................................... 15

Gambar 2.10 Prinsip gerakan pahat mesin bubut ............................................ 15

Gambar 2.11 Mesin frais ................................................................................. 20

Gambar 2.12 Mesin bor ................................................................................... 22

Gambar 3.1 Diagram alir perencanaan ........................................................... 27

Gambar 3.2 Desain mesin copy camshaft ...................................................... 28

Gambar 3.3 Sketsa ukuran batu gerinda .......................................................... 29

Gambar 3.4 Poros gerinda ............................................................................... 31

Gambar 3.5 Dimensi sabuk dan puli ............................................................... 33

Gambar 3.6 Luas pemnampang sabuk ............................................................ 34

Gambar 3.7 Tegangan sisi kendang dan kendor sabuk ................................... 35

Gambar 3.8 Arah gaya poros gerinda ............................................................. 36

Gambar 3.9 Reaksi arah gaya poros ................................................................ 36

Gambar 3.9 Reaksi gaya horizontal poros ...................................................... 36

Gambar 3.10 Diagram gaya geser horizontal .................................................. 37

Gambar 3.11 Diagram gaya bending horizontal ............................................. 38

Gambar 3.12 Reaksi gaya vertikal poros ........................................................ 38

Gambar 3.13 Diagram gaya geser vertikal ....................................................... 39

Gambar 3.14 Diagram gaya bending vertikal ................................................. 40

Gambar 3.15 Diagram gaya bending resultan ................................................. 41

Gambar 3.16 Ilustrasi pembubutan memanjang ............................................. 43

Gambar 3.17 Ilustrasi pembubutan poros sisi gerinda .................................... 44

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xii

Gambar 3.18 Ilustrasi pembubutan poros sisi puli .......................................... 46

Gambar 3.19 Ilustrasi pengefraisan alur pasak ................................................ 48

Gambar 4.1 Desain rangka mesin .................................................................... 53

Gambar 4.2 Proses pengelasan rangka ............................................................ 54

Gambar 4.3 Pengeboran meja mesin ................................................................ 54

Gambar 4.4 Ilustrasi pembubutan memanjang................................................. 56

Gambar 4.5 Proses pembubutan poros ............................................................ 56

Gambar 4.6 Ilustrasi pembubutan poros sisi gerinda ...................................... 58

Gambar 4.7 Ilustrasi pembubutan center pada poros ...................................... 60

Gambar 4.8 Ilustrasi pengeboran pada ujung poros ......................................... 61

Gambar 4.9 Ilustrasi pembubutan poros sisi puli ............................................ 63

Gambar 4.10 Ilustrasi pembubutan center pada poros .................................... 64

Gambar 4.11 Ilustrasi pengeboran pada ujung poros ...................................... 65

Gambar 4.12 Ilustrasi pengefraisan alur pasak ............................................... 67

Gambar 4.13 Pengecatan meja mesin ............................................................. 69

Gambar 4.14 Mesin copy camshaft .................................................................. 71

Gambar 4.15 Camshaft sebelum digerinda ...................................................... 73

Gambar 4.16 Pemasangan center mesin .......................................................... 73

Gambar 4.17 Penyetelan roda copy .................................................................. 73

Gambar 4.18 Camshaft setelah digerinda ........................................................ 74

Gambar 4.19 Ukuran camshaft setelah digerinda ............................................ 74

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xiii

DAFTAR PERSAMAAN

Rumus 2.1 Perhitungan daya berdasarkan besar usaha ................................. 5

Rumus 2.2 Perhitungan daya berdasarkan gaya yang bekerja ...................... 5

Rumus 2.3 Perhitungan daya berdasarkan torsi yang bekerja sudut ............. 6

Rumus 2.4 Perhitungan kecepatan sudut ...................................................... 6

Rumus 2.5 Pehitungan torsi .......................................................................... 6

Rumus 2.6 Perhitungan daya berdasarkan putaran poros ............................. 6

Rumus 2.7 Mencari harga gaya ..................................................................... 6

Rumus 2.8 Mencari harga berat ................................................................... 7

Rumus 2.9 Perhitungan torsi ......................................................................... 7

Rumus 2.10 Perhitungan daya berdasarkan gaya penggerindaan .................. 7

Rumus 2.11 Perhitungan torsi berdasarkan gaya penggerindaan .................. 7

Rumus 2.12 Perhitungan torsi pada poros ..................................................... 10

Rumus 2.13 Perhitungan momen pada poros .................................................. 10

Rumus 2.14 Perhitungan torsi ekuivalen ........................................................ 10

Rumus 2.15 Perhitungan diameter poros ........................................................ 11

Rumus 2.16 Perhitungan kecepatan pemotongan bubut ................................. 16

Rumus 2.17 Perhitungan kecepatan pemakanan bubut ................................... 17

Rumus 2.18 Perhitungan waktu pemotongan bubut ....................................... 18

Rumus 2.19 Perhitungan putaran pembubutan memanjang ............................ 18

Rumus 2.20 Perhitungan waktu pembubutan memanjang .............................. 18

Rumus 2.21 Perhitungan pembubutan melintang ........................................... 19

Rumus 2.22 Perhitungan jumlah pembubutan ................................................ 19

Rumus 2.23 Perhitungan kecepatan pemotongan frais ................................... 20

Rumus 2.24 Perhitungan kecepatan pemakanan frais ..................................... 21

Rumus 2.25 Perhitungan waktu pengerjaan frais ............................................ 22

Rumus 2.26 Perhitungan panjang pengefraisan .............................................. 22

Rumus 2.27 Perhitungan kecepatan pemakanan frais ..................................... 22

Rumus 2.28 Pehitungan kecepatan pengeboran .............................................. 23

Rumus 2.29 Perhitungan waktu pengeboran ................................................... 24

Rumus 2.30 Perhitungan panjang pengerjaan pengeboran ............................. 24

Rumus 2.31 Perhitungan kecepatam pemakanan pengeboran ....................... 24

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Penggolongan bahan poros .......................................................... 9

Tabel 2.2 Sifat logam atau paduan ............................................................... 10

Tabel 2.3 Kecepatan potong bubut pahat HSS ............................................. 16

Tabel 2.4 Kecepatan pemakanan pahat HSS ................................................ 17

Tabel 2.5 Kecepatan putar pengeboran HSS................................................. 18

Tabel 2.6 Kecepatan pemotongan mesin frais .............................................. 20

Tabel 2.7 Sayatan tiap gigi pada pisau frais ................................................. 21

Tabel 2.8 Tabel pengeboran ......................................................................... 23

Tabel 2.9 Point twist drill ............................................................................. 24

Tabel 2.10 Klasifikasi elektroda .................................................................. 25

Tabel 2.11 Diameter elektroda dan arus pengelasan .................................... 26

Tabel 3.1 Kecepatan potong pahat HSS frais ............................................... 41

Tabel 3.2 Pemakanan tiap gigi pahat frais dalam milimeter ........................ 41

Tabel 3.3 Diameter elektroda dan arus pengelasan ...................................... 47

Tabel 4.1 Total waktu pengeboran alas meja ................................................ 46

Tabel 4.2 Pemilihan putaran mesin bubut SANWA C0632A ...................... 46

Tabel 4.3 Total waktu pembubutan memanjang poros ................................ 49

Tabel 4.4 Total waktu pembubutan poros transmisi sisi gerinda ................. 53

Tabel 4.5 Total waktu pembubutan poros transmisi sisi puli ....................... 57

Tabel 4.6 Total waktu pengefraisan poros transmisi sisi puli ...................... 58

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Tabel 2.1 Penggolongan Poros .............................................. 78

Lampiran 2. Tabel 2.2 Sifat logam atau paduan ........................................ 78

Lampiran 3. Tabel 2.3 Kecepatan potong bubut pahat HSS ...................... 79

Lampiran 4. Tabel 2.7 Kecepatan putar pengeboran pahat HSS ................ 80

Lampiran 5. Tabel 2.9 Sayatan tiap gigi pisau frais ................................... 80

Lampiran 6. Tabel 2.10 Tabel Pengeboran ................................................ 81

Lampiran 7. Tabel 2.11 Poin twist drill ..................................................... 81

Lampiran 8. Tabel 2.10 Klasifikasi elektroda ............................................ 82

Lampiran 9. Tabel 2.11 Diameter elektroda dan arus pengelasan ............. 82

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xvi

DAFTAR NOTASI

P = Daya (watt)

w = Usaha (joule)

t = Waktu (second)

F = Gaya (newton)

V = Kecepatan linier (m/s)

= Kecepatan sudut (rad/sec) = Percepatan sudut (rad/sec2) T = Torsi (N.m)

I = Momen inersia (kg.m3)

N = Putaran (rpm)

m = Massa (kg)

a = Percepatan (m/s2)

W = Berat (N) (kg.m/s2)

g = Percepatan gravitasi (m/s2)

r = Jari-jari (mm)

Fc = Gaya penggerindaan (newton)

d = Diameter (mm)

M = Momen (kg.mm)

Te = Torsi ekuivalen (kg.mm)

Me = Momen ekuivalen (kg.mm)

s = Tegangan geser (kg.mm2)

= Tegangan bending (kg.mm2)

Cs = Kecepatan potong (m/min)

Vf = Kecpatan pemakanan (mm/min)

f = Gerak pemakanan (mm/put)

tc = Waktu pemotongan/ pengerjaan (menit)

lt = Panjang langkah pemotongan (mm)

tm = Waktu pembubutan memanjang (menit)

i = Jumlah pembubutan (kali)

Do = Diameter awal benda kerja (mm)

Dm = Diameter akhir benda kerja (mm)

S = Kecepatan pemakanan frais (mm/min)

sz = Sayatan per gigi dalam frais (mm/gigi)

Z = Jumlah gigi pisau frais (buah)

la = Kelebihan awal pemakanan (mm)

lu = Kelebihan akhir pemakanan (mm)

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user