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
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: [email protected]
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