Jurnal Teknologi dan Rekayasa Manufaktur JTRM | Vol.
6 | No.
1 | Tahun 2024
ISSN (P): 2715-3908 | ISSN (E): 2715-016X
DOI: HTTPS://DOI.
ORG/10.
48182/JTRM.
V6I1.
Perancangan Cetakan Injeksi Plastik Two Plate Family Mold Dengan Slider untuk Produk Rahang Atas dan Rahang Bawah Perangkap Tikus Mekanik Metha Islameka1.
Riona Ihsan Media 1.
Julfiqi Gumelar1 Jurusan Teknik Perancangan Manufaktur.
Politeknik Manufaktur Bandung Email: metha@de.
polman-bandung.
Informasi Artikel:
ABSTRAK
Received:
Tujuan penelitian ini adalah untuk menghasilkan rancangan peralatan pencetak plastik mesin injeksi berdasarkan produk rahang atas dan rahang bawah perangkap tikus mekanik.
Kedua produk tersebut dicetak pada satu cetakan yang disebut dengan family mold sehingga memerlukan analisis aliran plastik untuk balancing aliran plastic.
Produk rahang atas memiliki bentukan slider pada masing-masing bagian samping.
Perhitungan untuk memastikan produk rahang atas ini dapat diejeksi tanpa mengalami kerusakan dilakukan.
Software SolidWorks.
TopSolid, dan Autocad digunakan untuk proses merancang family mold untuk produk rahang atas dan rahang bawah.
Hasil rancangan didokumentasikan berupa gambar susunan dan gambar bagian.
Dengan proses perancangan yang telah dilakukan, semua daftar tuntutan telah terpenuhi, rancangan dapat berfungsi dengan baik, dan dihasilkan dokumentasi teknik berupa gambar susunan dan gambar bagian.
29 Februari 2024 Accepted:
01 April 2024 Available:
28 Juni 2024 Kata Kunci:
ABSTRACT
Injection Mold Two Plate Mold Family Mold This research aims to produce a design for plastic injection molding equipment based on the upper and lower jaw products of mechanical mouse traps.
Both products are printed in one mold called a family mold so they require plastic flow analysis to balance the plastic flow.
The upper jaw product has a slider shape on each side.
Calculations to ensure that the maxillary product can be ejected without damage are carried out.
SolidWorks.
TopSolid, and Autocad software are used for the process of designing mold families for upper and lower jaw products.
The design results are documented in the form of layout drawings and section With the design process that has been carried out, all the list of requirements has been fulfilled, the design can function well, and technical documentation has been produced in the form of arrangement drawings and section drawings.
polman-bandung.
29 | JTRM
Metha Islameka.
Riona Ihsan Media.
Julfiqi Gumelar
1 PENDAHULUAN
Produk plastik banyak digunakan dalam berbagai macam industri dikarenakan plastik merupakan material yang ringan, mudah dibentuk, dan elastis.
Dengan material plastik , produk yang dibuat dapat lebih ekonomis dibanding dengan produk yang bermaterial logam .
Pembuatan produk dengan material plastik dapat dibuat dengan menggunakan cetakan injeksi plastik.
Produk plastic yang dihasilkan menggunakan cetakan injeksi plastik bervariasi dari cover baterai .
sampai gantungan kunci .
Selain itu, plastik juga merupakan material yang tepat untuk produk peralatan rumah.
Salah satu produk peralatan rumah dari material plastik adalah Perangkap Tikus Mekanik.
Gambar 1 menunjukkan sample produk perangkap tikus mekanik yang terbuat dari plastik.
Gambar 1.
Komponen pada perangkap tikus mekanik plastik Produk rahang atas dan rahang bawah untuk perangkap tikus mekanik merupakan komponen yang berpasangan sehingga lebih baik bila dicetak dalam satu cetakan ( family mol.
Kedua produk tersebut berpasangan dan dihubungkan dengan poros berdiameter 2,5 mm.
Poros ini menimbulkan mekanisme buka tutup rahang atas terhadap rahang bawah saat berpasangan.
Pada produk rahang atas, terdapat bentukan lubang dari kedua sisi dinding produk untuk tempat poros rahang di mana bentukan lubang tersebut memerlukan mekanisme slider pada mold.
Material PP Homopolymer ( Polypropylen.
digunakan untuk produk ini karena karakteristik bahan pada sampel produk sama dengan karakteristik bahan PP dengan penyusutan 1,2-2,5%.
Analisis parameter cetakan injeksi plastik dengan material polypropylene sebelumnya pernah dilakukan untuk memprediksi kegagalan produk .
Selain itu, analisis parameter juga pernah dilakukan untuk mempelajari kualitas dan mengurangi penyusutan deformasi pada produk .
Selanjutnya, untuk penentuan jenis gate, terdapat bekas pemutusan gate pada sample produk (Gambar .
Dari posisi dan bentukan patahan gate tersebut, gate yang digunakan adalah edge gate.
Gambar 2.
Gate pada produk perangkap tikus mekanik plastik
30 | JTRM
Perancangan Cetakan Injeksi Plastik Two Plate Family Mold Dengan Slider untuk Produk Rahang A 2 METODOLOGI PENELITIAN Gambar 3 menunjukkan alur tahapan perancangan cetakan plastik injeksi.
Gambar 3.
Tahap perancangan produk Penjelasan pekerjaan merupakan tahap identifikasi produk, gambar produk, fungsi produk, dan data produk.
Tahap selanjutnya adalah menentukan jumlah cavity dan jenis cetakan.
Kemudian, parting line mengacu pada yang sudah ada karena bekas parting line produk masih terlihat.
Pada tahap layout cavity dan sistem saluran, beberapa alternatif dibuat untuk memilih alternatif terbaik.
Berikutnya, konstruksi core dan cavity dibuat.
Saluran udara juga dibuat agar udara tidak terjebak.
Setelah semua design modeling selesai, langkah selanjutnya adalah membuat gambar part dan gambar susunan.
Jika draft gambar 2D telah selesai, koreksi akhir dan pengesahan gambar dilakukan sebelum konstruksi menuju proses 3 HASIL Data Produk Setelah mempelajari dan mengukur sample produk, gambar kerja produk dibuat dengan detail yang ditunjukkan pada Gambar 4.
31 | JTRM
Metha Islameka.
Riona Ihsan Media.
Julfiqi Gumelar .
Gambar 4.
Produk .
rahang atas dan .
rahang bawah Produk rahang atas dan rahang bawah perangkap tikus mekanik dengan material PP Homopolymer .
memiliki penyusutan sebesar 1,6%.
Massa jenis kedua produk sebesar 0,9 g/cm 3 dengan massa 31,23 g berdasarkan hasil SolidWorks.
Sudut draft sebesar 1A dan tebal dinding dominan sebesar 2 mm.
Data Tuntutan Pada perancangan cetakan untuk produk rahang atas dan rahang bawah, terdapat tuntutantuntutan yang harus dipenuhi.
Tabel 1 dan Tabel 2 masing-masing menunjukkan daftar tuntutan produk dan daftar tuntukan mesin yang perlu dipenuhi.
Tabel 1.
Daftar tuntutan produk Spesifikasi Tuntutan Utama Material PP (Polypropylen e ) Warna produk Hitam Tampilan Tanpa cacat Tuntutan Pendukung Massa produk rahang atas Massa produk rahang bawah Tuntutan Produk Tuntutan Cetakan Jumlah cavity Standar moldbase Jenis runner Jenis gate Jenis cetakan Standard komponen Mesin Injeksi Tabel 2.
Daftar tuntutan cetakan Spesifikasi Tuntutan Utama 4 cavity .
cavity / produ.
Futaba Parabolic Runner Edge Gate Two plate mold Misumi Tuntutan Pendukung Demag Erogtech 300/720-840 Keterangan Shrinkage 1,6 % Tidak flashing A 0,5 g A 0,5 g Keterangan Parting Line Parting line yang ada pada produk ditentukan berdasarkan geometri produk untuk kemudahan dalam proses pemesinan dan pelepasan produk pada ejeksi.
Gambar 5 menunjukkan parting line dari produk rahang atas dan rahang bawah.
32 | JTRM
Perancangan Cetakan Injeksi Plastik Two Plate Family Mold Dengan Slider untuk Produk Rahang A .
Gambar 5.
Parting line produk .
rahang atas dan .
rahang bawah Layout Cavity Layout cavity berpengaruh terhadap kesetimbangan aliran plastik, kesetimbangan pengisian cetakan, dan kesetimbangan mold itu sendiri .
Terdapat faktor-faktor yang harus dipertimbangkan agar tekanan yang diberikan oleh mesin dapat terbagi rata atau seimbang pada masing-masing kuadran moldbase, diantaranya adalah jumlah produk yang akan dicetak dan tata letak layout harus seimbang ( balance cavity ) dengan mempertimbangkan dimensi terluar dari insert core cavity .
Gambar 6 menunjukkan layout cavity yang dipilih karena balance cavity dan mudah dalam konstruksi slider.
33 | JTRM
Metha Islameka.
Riona Ihsan Media.
Julfiqi Gumelar Gambar 6.
Layout cavity Layout Runner Sebagai saluran penghubung yang akan membawa material, penentuan geometri dan dimensi runner perlu dipertimbangkan dengan baik agar memudahkan dalam proses pembuatan dan dapat mengurangi berat/volume runner yang terbuang.
Dalam pembuatan runner, dimensi runner dibuat sedekat mungkin atau seminimal mungkin dan percabangannya sesedikit mungkin.
Gambar 7 menunjukkan layout runner yang dipilih berdasarkan layout cavity sebelumnya.
Layout runner memiliki kelebihan balance runner dan tidak terdapat persimpangan runner.
34 | JTRM
Perancangan Cetakan Injeksi Plastik Two Plate Family Mold Dengan Slider untuk Produk Rahang A Gambar 7.
Layout runner 1 Perhitungan Runner Gambar 8a menunjukkan panjang runner ke tiap produk.
Gambar 8b menunjukkan penampang runner yang digunakan, yaitu parabolic runner .
Gambar 8.
Panjang runner dan .
penampang runner
35 | JTRM
Metha Islameka.
Riona Ihsan Media.
Julfiqi Gumelar Berdasarkan perhitungan Solidworks, massa rahang atas dan rahang bawah masing-masing adalah 31,23 g dan 39,96 g.
Panjang runner dari layout runner untuk ke cavity masingmasing produk rahang atas dan rahang bawah adalah 80 mm dan 60 mm.
Berdasarkan kedua hal tersebut, diameter untuk penampang runner produk rahang atas dan rahang bawah masing-masing didapatkan sebesar 4,5 mm dan 5 mm.
2 Perhitungan Gate Setelah mendapatkan diameter untuk runner, selanjutnya adalah menentukan dimensi gate.
Gambar 9 menunjukkan penampang gate jenis edge gate dengan penampang potong sebesar 0,75 mm 2 karena ukuran produk termasuk kecil .
Gambar 9.
Penampang gate Konstruksi Cavity-core Pada konstruksi mold, komponen yang langsung menjadi pembentuk produk adalah core, cavity , dan slider.
Dimensi pada core dan cavity yang dirancang sudah dikalikan faktor pembesaran dari faktor shrinkage material.
Pada konstruksi cavity-core seperti ditunjukkan pada Gambar 10, konstruksi tersebut menggunakan insert block agar mudah dalam pemasangan dan pembuatan jalur cooling serta jalur runner.
Untuk material bagian yang bersentuhan dengan material plastik (PP) menggunakan DIN 1.
2316 yang memiliki karakteristik tahan karat, tahan gesek, dan mampu poles untuk permukaan cavity yang halus .
Gambar 10.
Konstruksi cavity-core 36 | JTRM Perancangan Cetakan Injeksi Plastik Two Plate Family Mold Dengan Slider untuk Produk Rahang A Mekanisme Pembebas Produk Mekanisme pembebas produk yang digunakan pada mold ini adalah slider yang berfungsi untuk membentuk serta membuka bagian dua lubang yang ada pada kedua bagian samping produk rahang atas.
1 Slider Mekanisme slider yang digunakan adalah angular pin dengan bentukan produk pada slider Hal ini dikarenakan untuk mempermudah pembuatan dan pemasangan ke dalam konstruksi mold.
Angular pin yang digunakan berdiameter 25 mm .
tandar misum.
dengan kemiringan 18A.
Konstruksi slider pada perancangan kali ini menggunakan slider dengan sistem insert seperti ditunjukkan pada Gambar 11 agar proses pemesinan dan assembly lebih mudah.
Gambar 11.
Slider insert Estimasi Clamping Force Metode yang digunakan untuk menentukan clamping force adalah metode Demag.
Terdapat dua cara yang dilakukan, yaitu berdasarkan wall thickness dan flowpath serta berdasarkan factor tebal dinding.
Berdasarkan wall thickness dan flowpath, clamping force yang dihasilkan sebesar 70,5 ton sedangkan berdasarkan factor tebal dinding, clamping force sebesar 43 ton.
Berdasarkan dua nilai tersebut, hasil estimasi clamping force terbesar adalah hasil metode Demag berdasarkan wall thickness dan flowpath.
Menyesuaikan dengan perhitungan tersebut, mesin yang digunakan adalah Demag Ergotech 300-840.
Analisis Kemampuan Mesin Sebelum memulai perhitungan kontrol kemampuan mesin, beberapa data input diperlukan untuk perhitungan.
Salah satu data yang dibutuhkan adalah cycle time .
yang dapat dicari dari beberapa data juga, seperti waktu buka dan tutup mold, waktu holding, waktu ejeksi, waktu injeksi dan waktu pendinginan.
Berdasarkan nilai tersebut, total cycle time didapatkan sebesar 23,72 detik.
Jumlah cavity berdasarkan gaya cekam mesin, berdasarkan kapasitas injeksi, berdasarkan kapasitas alir mesin, berdasarkan kapasitas plasticizing mesin adalah 37 | JTRM Metha Islameka.
Riona Ihsan Media.
Julfiqi Gumelar masing-masing sebesar 3,62, 8,1, 594,9, dan 22,5.
Nilai jumlah cavity tuntutan masih lebih kecil dari pada hasil tersebut sehingga mesin Demag Ergotech 300-840 mampu digunakan untuk mencetak produk pada cetakan two plate family mold untuk ptoduk rahang atas dan rahang bawah.
10 Penentuan Moldbase Berdasarkan layout cavity yang sudah dipilih, moldbase standar Futaba dipilih dengan seri SC type series 6060.
Gambar 12 menunjukkan beberapa pelat yang digunakan antara lain pelat cekam atas .
, pelat cekam bawah .
, pelat cavity .
, pelat core .
, spacer .
, pelat ejektor atas .
dan bawah .
Gambar 12.
Konstruksi dan .
layout moldbase SC type 11 Sistem Venting Venting berfungsi untuk mengeluarkan udara yang berada pada cetakan ketika proses injeksi Venting dibuat berdasarkan posisi air trap yang dihasilkan dari simulasi produk menggunakan software Solidworks.
Gambar 13a menunjukkan hasil simulasi untuk produk rahang atas dan Gambar 13b menunjukkan hasil simulasi untuk produk rahang bawah.
Dimensi yang digunakan disesuaikan dengan standar venting yang ada.
Gambar 13.
Venting pada cavity .
rahang atas dan .
rahang bawah 38 | JTRM Perancangan Cetakan Injeksi Plastik Two Plate Family Mold Dengan Slider untuk Produk Rahang A 12 Jalur Cooling Diameter cooling yang digunakan pada konstruksi ini adalah sebesar 8,5 mm.
Jalur cooling cavity dibuat satu jalur untuk setiap cavity untuk memaksimalkan pendinginan seperti pada Gambar 14a.
Pada jalur cooling di cavity rahang atas, lubang bor dibuat miring yang mengikuti kemiringan dari elevasi kontur permukaan dikarenakan kontur yang berelevasi.
Jalur cooling core dibuat menjadi satu jalur untuk setiap insert core untuk memaksimalkan pendinginan seperti pada Gambar 14b.
Pada jalur cooling di core rahang atas, beberapa lubang bor untuk baffle board dibuat mengikuti kemiringan dari elevasi kontur permukaan core produk rahang atas dikarenakan kontur yang berelevasi dan ruang yang terbatas karena lubang ejector.
Gambar 14.
Jalur cooling .
cavity dan .
core 13 Perancangan Bukaan Bukaan yang digunakan untuk mengeluarkan produk dari mold adalah dengan adanya mekanisme slider serta adanya bentukan lain seperti sistem saluran .
prue, runner, gat.
Bukaan produk diambil 275 mm dikarenakan jarak dari bagian ujung bawah produk yang paling tinggi .
roduk rahang ata.
hingga bagian atas sprue adalah 132,76 mm.
Jarak tersebut dikali dua dan ditambah 10 mm untuk mendapatkan jarak aman produk dan sistem saluran dapat terbebas dari mold.
Bukaan pada slider yang dibutuhkan adalah sebesar 5,08 mm sehingga diambil bukaan slider sebesar 26 mm.
14 Pemilihan Pegas Pegas yang digunakan pada konstruksi mold untuk produk rahang atas dan rahang bawah menggunakan standar misumi dengan kode SWY 42-130 yang dipilih berdasarkan perhitungan berat pelat ejector serta jarak antara pelat core dan pelat ejector atas.
15 Tahap bukaan Gambar 15 menunjukkan tahap bukaan mold.
Proses awal adalah mold tertutup dan terjadi proses injeksi material ke dalam cetakan.
Setelah injeksi, holding dan cooling dilakukan.
Kemudian, terjadi bukaan mold sepanjang 275 mm dan dilanjutkan proses ejeksi dengan panjang stroke 70 mm.
39 | JTRM
Metha Islameka.
Riona Ihsan Media.
Julfiqi Gumelar Gambar 15.
Jalur cooling .
cavity dan .
4 KESIMPULAN
Berdasarkan pembahasan sebelumnya, perancangan cetakan injeksi plastik two plate family mold dengan slider untuk produk rahang atas dan rahang bawah perangkap tikus mekanik telah dilakukan.
Ukuran moldbase yang digunakan adalah standar moldbase Futaba SC Series type 6060 dengan jumlah cavity yang dibuat sesuai tuntutan, yaitu empat buah di mana dua buah tiap produknya.
Mekanisme ejeksi yang dirancang menggunakan pin ejektor sedangkan mekanisme pembebas slider pada produk rahang atas menggunakan angular pin dengan diameter 25 mm yang diposisikan dengan kemiringan 18A.
Jarak bukaan slider yang dibutuhkan adalah 5,08 mm sehingga dibuat mekanisme bukaan slider adalah sebesar 26 Mesin injeksi yang digunakan merupakan mesin Demag Erogotech 300/720-840 dengan kapasitas mesin 300 ton.
Analisis kemampuan mesin untuk mencetak produk dalam jumlah cavity sesuai dengan tuntutan dengan asumsi total cycle time selama 31,72 detik.
Hal ini menunjukkan spesifikasi mesin yang ada pada daftar tuntutan telah mencukupi dan sesuai dengan tuntutan.
5 REFERENSI