7
RANCANG BANGUN PERANGKAT PRAKTIKUM PENGUJIAN
GEOMETRIS KELURUSAN DAN KESILINDRISAN
Anwar Sukito Ardjo, Suryanto, Rofarsyam, Sulasih, Vonny Siti Anggraheni B
Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Semarang
Jl. Prof. Sudharto, SH, Tembalang, Semarang
Email :
[email protected]
Abstrak
Pengujian toleransi geometris sebuah komponen mesin sangat erat kaitannya dengan peran fungsional
komponen dimaksud. Ketelitian geometris komponen-komponen mesin sangat menentukan pada saat
komponen saling dirakit menjadi sebuah sistem mekanis. Ketelitian geometris mencakup ketelitan 1-
Dimensi seperti kelurusan dan kebulatan. Ketelitian geometris mencakup ketelitan 2-Dimensi mencakup:
kerataan, kesilindrisan, kesatusumbuan, ketepatan posisi, dan kesimetrisan. Serta toleransi putar.
Pemahaman praktis tentang karakteristik fungsional geometris hanya akan benar apabila memahami
simbol geometris, dasar penentuan besaran toleransi, dan cara melakukan pengujian/pengukurannya.
Permasalahan yang dihadapi adalah minimnya referensi dan perangkat yang menunjang praktikum
pengukuran/pengujian karakterisitk fungsional geometris komponen mesin. Praktikum pengukuran di
laboratorium mesin saat ini mahasiswa belum mendapatkan materi yang berkatian dengan kualitas dan
karakteristik geometris komponen mesin, hal ini karena laboratorium mesin Politeknik Negeri Semarang
belum memiliki peraltan praktikum untuk praktikum seperti ini. Tujuan dari penelitian ini adalah
Membangun Perangkat praktikum pengujian ketelitian dan karakteristik geometris kelurusan dan
kesilindrisan. Metode penelitian menggunakan fase proses desain yang dikemukakan oleh Budynas and
Nisbett yang terdiri dari : identifikasi kebutuhan, pendefinisian masalah, sintesis, analisis & optimisasi,
evaluasi, dan presentasi. Hasil menunjukkan bahwa : perangkat praktikum pengujian ketelitian dan
karakteristik geometris kelurusan dan kesilindrisan telah berhasil dibuat, alat telah dapat berfungsi,
spesifikasi alat : 20 cm x 50cm x 50cm.
Kata Kunci : toleransi geometris,kesilindrisan, kelurusan, alat praktikum uji geometris.
1. Pendahuluan
Pengujian toleransi geometris sebuah
komponen mesin sangat erat kaitannya
dengan peran fungsional komponen
dimaksud. Ketelitian geometris sebuah
komponen sangat menentukan pada saat
komponen saling dirakit menjadi sebuah
sistem mekanis. Ketelitian geometris
mencakup ketelitan 1-Dimensi seperti
kelurusan dan kebulatan. Ketelitian
geometris mencakup ketelitan 2-Dimensi
mencakup: kerataan, kesilindrisan,
kesatusumbuan, ketepatan posisi, dan
kesimetrisan, serta toleransi putar.
Suatu mesin, direncanakan untuk suatu
karakteristik fungsional yang
tertentu,
misalnya pompa sentrifugal dengan
kemampuan untuk mengalir-cairan ke suatu
tinggi yang tertentu dengan kecepatan aliran
yang tertentu pula. Dudukan poros pompa
sentrifugal ini direncanakan dengan
memakai suatu bantalan luncur misalnya.
Diameter poros bantalan luncur harus
mempunyai kelonggaran tertentu terhadap
d i a meter bantalannya supaya
mempermudah pelumasan untuk mengurangi
gaya tekan. Ukuran kelonggaran ini tidak
boleh terlalu kecil supaya poros mudah
berputar, tetapi juga tidak boleh terlalu besar
untuk menghindari kebocoran ataupun
getaran yang diakibatkan oleh beban dinamis
yang dialami oleh poros. Besar kelonggaran
ini tergantung atas ukuran poros maupun
lubang, dalam hal ini dapat kita
sebut
sebagai
kualitas geometris dari bantalan
luncur. Karakteristik geometris d
ari
komponen-komponen mesin mempunyai
pengaruh yang besar atas kualitas fungsional
dari mesin, akan tetapi kita tidak dapat
menggunakannya sebagai ukuran
kemampuan dari mesin (pompa) yang
bersangkutan.
8
Proses desain suatu mesin menentukan
karakteristikfungsioal dankarakteristik
geometris yang harus dicapai yang
dicantumkan pada gambar teknik dalam
bentuk simbol pengerjaan. Selanjutnya
bagian manufaktur akan mengerjakan sesuai
dengan simbol yang terdapat pada gambar
teknik. Hasil dari bagian manufaktur akan
diperiksa untuk menentukan apakah
komponen yang dikerjakan sudah sesuai
dengan ketentuan yang dituntut oleh simbol
gambar teknik.
Rochim (2010) menyebutkan bahwa untuk
mendapatkan karakteristik fungsional yang
baik diperlukan karakteristik geometrik yang
baik pula. Umumnya, karakteristik
fungsional suatu komponen mesin akan
didapatkan setelah komponen tersebut dirakit
dengan komponen pasangannya. Agar
komponen- komponen mesin dapat terakit
sempurna, maka karakteristik geometrik
harus ideal.
Produk yang tidak tepat fungsinya akan
menyebabkan loss pada konsumen. Taguchi
dkk (1989) menyatakan bahwa loss hanya
akan terjadi pada produk yang dipasarkan
kekonsumen karena dalam hal ini loss
dihitung sebagai kerugian yang diderita oleh
konsumen. Sedangkan produk reject yang
tidak dipasarkan hanya akan berdampak pada
keuangan perusahaan dan tidak dapat disebut
sebagai loss bagi konsumen.
Phakde (1989) menyebutkan bahwa produk
yang menyebabkan loss pada masyarakat
tidak hanya produk yang karateristik
geometriknya melewati batas toleransi.
Produk yang karakteristik geometriknya
berada dalam batas toleransipun dapat
menyebabkan loss pada masyarakat.
Permasalahan dalam memeriksa geometris
suatu komponen adalah apakah sudah
menggunakan prosedur pengukuran yang
benar, sehingga hasil pengukuran terjamin
validitasnya. Peraltan praktiikum
pengukuran yang akan dibuat dalam
penelitian ini bertujuan agar mahasiswa
dapat menerapkan prosedur pengukuran
geometrsi yang tepat sesuai simbol yang
terterra pada gamabar teknik. Kemungkinan
terjadi kesalahan misalnya bila sebuah
silinder memiliki simbol toleransi geometris
kesilindrisan dan kelurusan, bila tidak
mengerti prosedur pengukuran kedua simbol
toleransi geometris dimaksud, maka akan
terjadi kesalahan pengukuran dan hasilnya
tidak valid.
Toleransi memberi arti yang sangat penting
sekali dalam dunia industri. Selama proses
pembuatan suatu produk banyak faktor
yang terkait didalamnya ,misalnya factor
alat dan operator.Oleh karena itu ukuran
yang diperoleh tentu akan bervariasi.
Variasi ukuran yang terjadi ini disatu pihak
memang disengaja untuk dibuat, sedang
dipihak lain adanya banyak faktor yang
mempengaruhi proses pembuatannya.
Variasi ukuran yang sengaja dibuat untuk
memperoleh suatu produk yang berfungsi
sesuaid engan yang direncanakan. Variasi
ukuran ini memiliki batas-batas ukuran
yang direncanakan agar komponen-
komponen yang dibuat dapat dipasangkan
satu sama lain (interchangeability) sehingga
fungsi dari satuan unit komponen dapat
terpenuhi.
Terdapat sejumlah simbol geometris terkait
dengan perancangan komponen mesin. Tabel
1 menunjukkan simbol-simbol geometris
menurut ISO/R 702.
Tabel 1. Simbol-Simbol Toleransi Geometris
(Sato dan Hartanto, 2010:150)
9
Pengertian dari kesilindrisan adalah :
Rochim,2001:46)
Pengertian dari kelurusan adalah :
Rochim,2001:45)
Pemahaman praktis tentang karakteristik
fungsional geometris hanya akan benar
apabila memahami simbol geometris, dasar
penentuan besaran toleransi, dan cara
melakukan pengujian/pengukurannya.
Permasalahan yang dihadapi adalah
minimnya referensi dan perangkat yang
menunjang praktikum pengukuran/pengujian
karakterisitk fungsional geometris komponen
mesin. Praktikum pengukuran di
laboratorium mesin saat ini mahasiswa belum
mendapatkan materi yang berkatian dengan
kualitas dan karakteristik geometris
komponen mesin, hal ini karena laboratorium
mesin Politeknik Negeri Semarang belum
memiliki peralatan praktikum untuk
praktikum seperti ini. Materi praktikum
ketelitian dan karakteristik geometris
diperlukan mahasiswa agar memiliki bekal
mendasar untuk merancang sebuah mesin,
meranang komponen mesin, dan dalam
mengerjakan pembuatan komponen mesin.
a. Alat ukur
b. spesifikasi
Gambar 1. Instrumen Pengujian
Geometris Kesilindrisan dan
Kelurusan
Instumen ukur kesilindrisan dan kerataan
termasuk dalam instumen presisi karena
ketelitian geometris instrumen dapat
mencapai 25nm (0,00025m)/100 mm,
sehingga dapat menjamin kehandalan
ketelitian hasil pengukuran. Gambar 1 salah
satu produk menunjukkan alat ukur beserta
dengan spesifikasi ketelitiannya. Produk ini
memiliki harga yang sangat tinggi, sehingga
merupakan investasi yang terlalu tinggi bagi
laboratorium pengukuran di Politeknik
Negeri Semarang. Hal ini mendorong upaya
untuk membuat sendiri instrumen uji
geometris kesilindrisan dan kelurusan. Mesin
perkakas yang ada di Politeknik Negeri
Semarang memiliki kemampuan
menghasilkan produk dengan ketelitian
hingga 0,05 mm. Tingkat ketelitan ini sudah
dapat diterima sebagai ketelitian komponen
mesin, sehingga merealisasikan instumen
pengukuran geometris kesilindrisan dan
kelurusan memanfaatkan fasilitas yang
dimiliki Politeknik Negeri Semarang
merupakan sesuatu yang sangat mungkin.
10
Sisi lain dari pembuatan instrumen
laboratorium juga dapat mendorong
kemampuan Politeknik Negeri Semarang
untuk memasuki dalam memproduksi
instrumen presisi.
Oleh karena itu maka diperlukan realisasi
model perangkat praktikum pengukuran /
pengujian karakteristik fungsional geometris
yang diharapkan dapat memberi pemahaman
praktis cara menentukan daerah pengukuran,
memilihalat ukur, melakukan pengukuran,
dan mengolah data agar diperoleh hasil
pengukuran yang valid.
1.1. Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas maka
dapat diidentifikasikan masalah-masalah
sebagi berikut:
- Mahasiswa program studi teknik mesin
Politeknik Negeri Semarang belum
mendapatkan materi praktikum pengujian
ketelitian dan karakteistik geometris
- Laboratorium Mesin Jurusan Teknik
Mesin Politeknik Negeri Semarang belum
memiliki perangkat praktikum pengujian
ketelitian dan karakteristik geometris
komponen mesin
- Perangkat praktikum pengujian ketelitian
dan karakterisitk geometris masih sulit
ditemukan dipasaran.
1.2. Perumusan Masalah
Perangkat praktikum pengujian ketelitian dan
karakteristik geometris kelurusan dan
kesilindrisan seperti apa yang dapat
digunakan untuk melengkapi Laboratorium
Mesin Jurusan Teknik Mesin Politeknik
Negeri Semarang.
1.3. Tujuan Khusus Penelitian
Tujuan khusus penelitian ini adalah
membangun Perangkat praktikum pengujian
ketelitian dan karakteristik geometris
kelurusan dan kesilindrisan.
1.4. Manfaat Penelitian
Bila perangkat praktikum pengujian
ketelitian dan karakteristik geometris
kelurusan dan kesilindrisan ini berhasil
direalisasikan, maka diperoleh manfaat
sebagi berikut:
- Mahasiswa dapat melakukan praktikum
pengujian ketelitian dan karakteristik
geometris kelurusan dan kesilindrisan
- Perangkat praktikum pengujian ketelitian
dan karakteristik geometris kelurusan dan
kesilindrisan dapat disediakan sendiri
- Dapat diajukan HKI dan Paten terhadap
produk praktikum pengujian ketelitian dan
karakteristik geometris kelurusan dan
kesilindrisan.
1.5. Temuan yang Ditargetkan
Temuan yang ditargetkan adalah :
- Dihasilkan perangkat praktikum pengujian
ketelitian dan karakteristik geometris
kelurusan dan kesilindrisan yang hasil
pengukurnnya valid dan handal, sehingga
dapat memenuhi kebutuhan fungsional
suatu komponenmesin
- Potensi mengajukan Hak atas Kekayaan
Intelektual.
2. Metode Penelitian
2.1. Waktu dan tempat pelaksanaan
Penelitian akan dilaksanakan pada bulan Juni
Nopember 2016 bertempat di kampus
Politeknik Negeri Semarang
2.2. Metode yang digunakan
Metode yang digunakan untuk melakukan
p
enelitian ini mengadopsi fase proses desain
yang dikemukakan oleh Budynas and Nisbett
(2011:6) seperti pada gambar 2.
Adapun tiap
fase penelitian dilakukan kegiatan-kegiatan
digambarkan pada gambar 3.
11
Gambar 2. Fase Proses Desain
(Budynas and Nisbett, 2011:6)
Gambar 3. Fase Alir Penelitian
2.3. Roadmap Penelitian
Roadmap penelitian yang akan dilaksanakan
untuk membangun Perangkat praktikum
pengujian ketelitian dan karakteristik
geometris kelurusan dan kesilindrisan dapat
dilihat pada gambar 4.
Gambar 4. Roadmap Penelitian
Gambar 5. Diagram Tulang Ikan Fase
Penelitian
3. Hasil dan Pembahasan
3.1. Spesifikasi
a. Berat alat setelah dirakit : 70 kg
b. Dimensi Alat setelah dirakit : tinggi x
panjang x lebar : 20 x 50 x 50 (cm)
Gambar 6. Alat Uji Geometris Kelurusan
dan Kesilindrisan
Fase 2: Definiton of problems:
- melakukan identifikasi kebutuhan konstruksi,
- merencakana benda uji/spesimen,
- dimensi benda uji dan alat,
- proses pemesinan yang harus dilakukan
- material yang dibutuhkan
- melakukan desain awal konstruksi dan prakiraan proses manufaktur,
- proses perakitan,
- pengoperasian alat, dan
- kebutuhan bagian-bagian alat
-
Fase 1: Identification of needs
Fase 3: Synthesis:
- melakukan kajian lanjutan terhadap hasil fase sebelumnya agar
diperoleh desain akhir yang memenuhi kebutuhan awal.
Fase 5: Evaluation
- melakukan pengujian alat untuk menentukan kelayakan alat dan
menurunkan spesifikasi alat serta manual cara pengopersaian alat.
Fase 6: Presentation
- melakukan demonstrasi terhdapa hasil desain,
- mendapatkan penilaian kelaikan,
- pengajuan HKI,
- pengajuan Paten.
Fase 4: Analysis and Optimization :
- Melakukan kajian lanjutan berkenaan dengan kebutuhan komponen-
komponen standar yang ada di pasaran agar saat terjadi kerusakan
dapat dilakukan penggantian dengan mudah dan pemilihan tingkat
kuaitas ketelitian komponen misalnya: roda gigi, bearing, pin, screw.
- Optimisasi dilakukan dengan merealisasikan desain berdasarkan
gambar tenik yang dihasilkan dan dilakukan perakitan.
12
Gambar 7. Dial Indicator dan Spesimen
Uji Geometris Kelurusan dan
Kesilindrisan
Gambar 8. Posisi Dial Indicator dan
Spesimen Uji
Gambar 9. Mahasiwa denga Melakukan
Uji Geometris Kelurusan dan
Kesilindrisan
3.2. Evaluasi
a. Fungsi : alat telah dapat berfungsi
b. Penyempurnaan yang diperlukan :
- poros pemegang benda uji perlu
dilengkapi dengan pengunci
- pergerakan eretan pemegang dial
indikator diberi skala dan sedapat
mungkin diberi ulur untuk menggeser
eretan.
c. Alat masih belum dilengkapi dengan dial
indikator
d. Tingkat ketelitian :
Hasil uji kesilindrisan dan kelurusan
menggunakan benda uji dengan ketelitian
0,01 mm dan dial indicator ketelitian 0,01
mm memberikan hasil bahwa hasil
pengukuran pada alat uji geometris dan
kelurusan ini menunjukkan bahwa tingkat
ketelitiannya sama. Artinya hasil
pengukuran benda uji pada mesin gerinda
silindris menghasilkan ketelitian yang
sama dibandingkan dengan hasil
pengukuran pada alat uji geomteris ini.
Oleh karena ini alat ini sudah laik
digunakan sebagai perangkat praktikum
uji geometris kesilindrisan dan kelurusan.
3.3. Hasil Uji Coba
Tingkat ketelitian hasil pengujian geometris
terhadap spesimen/benda uji adalah sebagai
berikut :
Daerah
Lingkaran
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0
o
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
30
o
1 0 15 4 10 15 10 10 15 19
60
o
2 10 1 -2 15 15 3 12 20 20
90
o
10 9 11 10 10 12 2 15 26 25
120
o
-4 25 20 13 6 10 1 25 9 -30
150
o
-8 7 18 13 -1 3 3 28 -11 -30
180
o
-8 3 14 10 -9 -9 8 5 -12 -40
210
o
5 8 7 9 5 -4 3 10 -15 -35
240
o
9 8 7 5 13 5 10 8 -15 -25
270
o
7 8 4 -5 9 4 10 6 -6 -10
300
o
-3 6 2 1 14 5 9 -5 1 -27
330
o
-6 10 7 -6 7 5 8 -15 3 -25
Batas 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
3.4. Pembahasan
Hasil pengukuran menunjukkan bahwa dial
indikator dapat mendeteksi rentang
penyimpangan 0 30 µm. Hal ini
menunjukkan bahwa instrumen pengukuran
geometris ini sudah dapat mewakili
kemampuan mahasiswa untuk melakukan
pengukuran dan pengujian geometris
kesilindrisan dan kelurusan.
13
5. Kesimpulan
a. Perangkat praktikum pengujian ketelitian
dan karakteristik geometris kelurusan dan
kesilindrisan telah berhasil dibuat.
b. terdapat modifikasi alur ekor burung
karena kesulitan pengerjaan dan
mendapatkan pisau frais yang sesuai
c. alat telah dapat berfungsi dan dapat
mendeteksi rentang penyimpangan 0 30
µm. Hal ini menunjukkan bahwa
instrumen pengukuran geometris ini sudah
dapat mewakili kemampuan mahasiswa
untuk melakukan pengukuran dan
pengujian geometris kesilindrisan dan
kelurusan.
Saran
a. perlu penyempurnaan alat, khususnya
pada poros pemegang benda uji
b. perlu melengkapi alat dengan dial
indikator
c. perlu dilengkapi dengan buu petunjuk
pengoperasian
d. mengembangkan alat serupa untuk
pengujian geometris lain
6. Daftar Pustaka
· Rochim, Taufik. 2010. Teknik
Pengukuran (Metrologi Industri).
Bandung: Lab Metrologi Institut
Teknologi bandung
· Sato, G. Takeshi dan Hartanto, N.
Sugiarto. 2010. Menggambar Mesin
Menurut Standar ISO Cetakan ke-
11. Jakarta: Pradnya Paramita
· Taguchidkk.1989.
Diunduh pada tanggal 7 mei 2016 pukul
09:05
http://thesis.binus.ac.id/Asli/Bab2/2007-1-
00338-MTIF-Bab%202.pdf
· Phakde, Madhav S.1989. Quality
Engineering Using Robust Design
Diunduh pada tanggal 7 mei 2016 pukul
08:58
http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/MA
TERI%20PERKULIAHAN%20%20MET
ROLOGI%20INDUSTRI.pdf