Upload
vongoc
View
255
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 PENGENALAN MASALAH
Sektor kejuruteraan mekanikal merupakan salah satu cabang pembangunan
ekonomi Negara. Pada era globalisasi ini, teknologi merupakan salah satu inisiatif yang
tepat untuk meningkatkan mutu dan kualiti sesuatu produk berasaskan kejuruteraan
mekanikal.
Dalam konteks ini, untuk menghasilkan sesuatu produk yang berguna ia harus
berdasarkan kehendak dan permintaan pengguna pada masa kini. Produk ini diberi nama
“NIOF Nail Puller”. Perkataan ‘NIOF’ ini diambil daripada abjad pertama nama setiap
ahli kumpulan. “Nail Puller” pula bermaksud pencabut paku yang mana dihasilkan
untuk menyelesaikan masalah yang timbul. Produk ini dihasilkan menggunakan kaedah
pengilangan dan mesin-mesin dalam mekanikal.
Dengan menggunakan sistem tuas, produk ini melibatkan penggunaan daya,
beban dan fulkrum. Produk ini berbentuk seperti playar, namun fungsinya adalah
berbeza sama sekali. Ia digunakan untuk mencabut paku bersaiz tertentu dan pada
kedudukan tertentu dengan lebih mudah.
2
1.2 PENYATAAN MASALAH
Berdasarkan laman sesawang https://brainly.my/tugasan/152725 mengatakan
bahawa :
a. Pada tukul biasa dan bar linggis, apabila kuku kambing digunakan untuk menarik
paku pada objek menyebabkan kerosakan pada permukaan objek.
b. Pada tukul biasa, sehingga hari ini masih sukar untuk mencabut paku yang tertanam.
Walaubagaimanapun bar linggis boleh menanggalkan paku yang tertanam namun
meninggalkan kerosakan pada permukaan kayu.
c. Pada tukul biasa dan bar linggis, sukar untuk menanggalkan paku pada sudut yang
sukar.
d. Menggunakan tukul biasa, paku yang ditarik akan bengkok.
1.3 OBJEKTIF
Di dalam melaksanakan dan menyiapkan projek ini terdapat beberapa objektif yang
ditetapkan. Antaranya :
a. Menentukan daya ketika menarik paku yang tertanam pada jarak yang
diambil.
b. Menentukan halaju untuk menarik paku.
c. Menentukan moment untuk menarik paku.
3
1.4 SKOP
Skop atau had pelaksanaan projek perlu dibuat sebagai rujukan bagi memastikan
setiap perlaksanaan projek tidak terkeluar dari objektif yang ingin dicapai. Skop
pelaksanaan projek ditetapkan berdasarkan objektif atau matlamat projek. Oleh itu,
projek NIOF Nail Puller ini mestilah tidak melampaui matlamat dan fungsinya. Dari
segi had pemasaran adalah terbuka kepada pasaran seperti di industri, pembinaan dan
juga dirumah. Diantaranya :
a. Alatan ini hanya berfungsi untuk mencabut paku sahaja.
b. Boleh mencabut paku pada permukaan kayu sahaja.
c. Boleh mencabut beberapa jenis paku.
4
BAB 2
KAJIAN LITERATUR
2.1 PENGENALAN
Menurut buku The Puller yang ditulis oleh Raymond P.Friedrich (2006)
mengatakan bawaha lebih seratus tahun yang lalu, paku dibuat daripada buatan tangan
oleh tukang besi, dan kerana itu jauh lebih berharga daripada kayu. Pada pertengahan
abad ke-19, kayu dilihat begitu banyak di Amerika Utara bahawa jika ia perlu untuk
menukar lokasi seseorang, "anda mungkin membakar rumahmu bersama dan mengambil
semua paku pada abu ". Ketika itu, penarik paku telah direka untuk mengekalkan
keadaan paku untuk digunakan semula, dan dengan itu reka bentuk yang paling sesuai
ialah penarik paku dan akhirnya dikenali sebagai tukul kuku kambing, yang masih
digunakan sehingga hari ini.
2.2 KAJIAN YANG PERNAH DIJALANKAN OLEH PENYELIDIK
TERDAHULU
2.2.1 Kuku Kambing
Berdasarkan penyelidik terdahulu iaitu Raymond P.Friedrich (2006) mengatakan
kayu lama telah menjadi lebih berharga daripada paku jadi terdapat satu langkah ke arah
reka bentuk yang telah dinilai bahawa kuku kambing merosakan kayu. Bukti bahawa
kuku kambing mampu merosakkan kayu adalah reka bentuk dibahagian belakang tukul
5
(kepala tukul) dimana menunjukkan bentuk terbuka “V’’ ia mendorong ke dalam kayu,
dan ia menyebabkan cukup banyak kerosakan kepada permukaan kayu semasa
melakukan kerja mencabut paku.
Rajah 2.1: Kegunaan tukul kuku kambing.
2.2.2 Bar Linggis
Menurut Reader’s Digest, “Crowbar Nail Puller”(2009), Bar linggis (ia juga
dipanggil bar kuku kambing ) adalah alat yang digunakan oleh tukang kayu yang terdiri
daripada satu pusingan atau bar heksagon yang melengkung pada satu hujung yang
berbentuk tajam dengan lurah berbentuk “V” untuk mencengkam kepala paku. Ia
mempunyai bentuk yang tajam pada hujung alat tersebut. Ia juga berfungsi sebagai
mencabut paku yang tertanam pada kayu. Ia digunakan dengan menggunakan tukul kuku
kambing untuk mengetuk alat tersebut sebagai alat bantu untuk mencangkuk kepala
paku pada hujung alat itu yang berbentuk “V”, kemudian menarik paku yang tertanam
itu. Alat ini direka dengan baik untuk kerja-kerja perobohan. Jadi disini membuktikan
bahawa alat ini akan merosakkan kayu.
Tukul kuku kambing adalah alat yang digunakan terutamanya untuk memukul
paku atau mencabut paku daripada beberapa objek lain. Secara umumnya, tukul kuku
6
kambing dikaitkan dengan kerja kayu tetapi tidak terhad untuk digunakan dengan
produk kayu sahaja. Ia tidak sesuai untuk mengetuk bahan berat pada permukaan logam
(seperti dalam kerja pemesinan), ini disebabkan keluli kepalanya yang agak rapuh. Oleh
itu, berkemungan jangka masa tuku kuku kambing adalah pendek disebabkan mengetuk
dibahagian belakang bar linggis (pada bahagian yang tajam) sebagai alat bantu untuk
mencabut paku.
Rajah 2.2: Reka bentuk bar linggis
Rajah 2.3: Kegunaan bar linggis untuk mencabut paku pada kayu
7
2.3 TEORI
(a) (b)
Rajah 2.4: (a) Kaedah menarik paku dan (b) membuka tin menggunakan sudu.
Menurut laman sesawang Wikipedia.org/wiki/tuas telah menerangkan sistem
tuas kelas pertama yang dapat dikaitkan dengan fungsi projek NIOF Nail Puller, dilihat
pada gambar di atas, tukul kuku kambing tersebut mencabut paku menggunakan sistem
tuas kelas pertama. Sama seperti projek NIOF Nail Puller yang juga menggunakan
sistem tuas kelas pertama. Dalam pelaksanaan menggunakan produk ini untuk membuka
paku pada kayu, daya yang perlu menarik paku pada kayu dikurangkan kerana reka
bentuk yang dicipta sememangnya mengurangkan daya yang perlu dikenakan.
Walaupun beban yang tinggi dan menyebabkan daya yang diperlukan juga tinggi untuk
mencabut paku, tetapi reka bentuk produk ini dapat meringankan daya yang diperlukan.
Tuas atau pengungkit adalah salah satu sistem sederhana yang digunakan untuk
mengubah kesan atau hasil dari suatu daya. Hal ini terjadi dengan adanya sebuah batang
ungkit dengan titik tumpu (fulkrum), titik daya, dan titik beban yang divariasikan
letaknya. Contoh penggunaan prinsip tuas adalah tukul kuku kambing, dan pengepit
kuku. pada masa ini, tuas sudah banyak dikembangkan menjadi berbagai alat yang
berguna dalam kehidupan seharian. Pengepit kuku adalah salah satu alat fizik yang
menggunakan prinsip tuas.
8
2.3.1 Definisi Daya
Definisi daya dipetik daripada laman sesawang Wikihow/Calculate-Force-of-
Gravity yang dikarang oleh Para penyumbang Wikipedia bahawa daya di dalam fizik
adalah yang bertindak ke atas sesuatu objek akan menyebabkan objek yang
mempunyai jisim itu mengalami Pecutan atau berubah Halaju. Daya juga boleh
digambarkan oleh konsep intuitif seperti tolak atau tarik. Daya mempunyai magnitud
dan arah, menjadikannya kuantiti vektor. Ia diukur dalam unit SI bagi newton dan
diwakili oleh simbol F.
Bentuk asal undang-undang kedua Newton menyatakan bahawa daya bersih
yang bertindak ke atas objek adalah sama dengan kadar di mana momentum berubah
dengan masa. Jika jisim objek adalah malar, undang-undang ini menunjukkan bahawa
pecutan sesuatu objek adalah berkadar terus dengan daya bersih yang bertindak ke atas
objek, adalah dalam arah daya bersih, dan berkadar songsang dengan jisim objek
Konsep yang berkaitan dengan memaksa termasuk: teras, yang meningkatkan
halaju objek atau mengurangkan halaju objek; dan tork, yang menghasilkan perubahan
dalam kelajuan putaran objek. Dalam objek yang panjang, setiap bahagian biasanya
menggunakan daya pada bahagian-bahagian yang bersebelahan; pengagihan kuasa
tersebut melalui badan adalah tekanan yang dipanggil mekanikal. Tekanan adalah
disebabkan perubahan bentuk bahan-bahan pepejal, atau aliran dalam cecair
2.3.2 Defini Beban
Menurut Bruce K. Donaldson (2008), beban menyebabkan tekanan berubah
bentuk dan anjakan dalam struktur. Penilaian daripada kesan beban dijalankan dengan
kaedah analisis struktur. beban berlebihan atau muatan yang berlebihan boleh
menyebabkan kegagalan struktur, dan dengan itu kemungkinan itu perlu
dipertimbangkan dalam reka bentuk atau dikawal ketat struktur mekanikal, seperti
kapal terbang, satelit, roket, stesen angkasa, kapal, dan kapal selam, mempunyai beban
struktur tertentu mereka sendiri dan tindakan.
9
Jurutera sering menilai beban struktur berdasarkan hokum-hukum yang
diterbitkan, kontrak, atau spesifikasi. Teknikal biasa yang digunakan untuk ujian
penerimaan dan pemeriksaan.
2.4 KAJIAN SPESIFIKASI REKABENTUK DI PASARAN
(a) (b)
Rajah 2.5: Reka bentuk (a) terdahulu dan (b) dipasaran.
2.4.1 Reka bentuk terdahulu dan dipasaran
Bentuk produk ini dihasilkan menggunakan proses mesin pengilangan CNC. Jika
dilihat pada bentuk projek terdahulu, bentuk ia adalah solid atau permanent parts,
dimana hanya mempunyai hampir 3-4 bahagian sahaja. Reka bentuk yang terdahulu
tidak tahan lama dan mudah mengalami kerosakan. Reka bentuk yang terdahulu
mempunyai beberapa kekurangan, jadi masalah seperti paku yang tertanam mungkin
dapat ditanggalkan tetapi berkemungkinan ada kerosakkan pada kayu semasa
menanggalan paku dan juga berkemungkinan paku mengalami kerosakan (paku
bengkok).
10
Rajah 2.6: Pencabut paku pneumatik
Rajah 2.7: Menggunakan pencabut paku pneumatik
2.4.2 Pencabut Paku Pneumatik
Pencabut paku pneumatik ini hanya boleh menembak paku keluar dari bahagian
hujung paku. Ini amat sukar digunakan sekiranya paku yang diketuk pada kayu yang
bersaiz besar kerana lubang paku dan lubang yang perlu dimasukkan kedalam muncung
alat itu juga bersaiz yang berbeza. Ia hanya mempercepat kerja bagi menanggal paku
yang ada pada kayu
11
Rajah 2.8: Pencabut paku elektronik.
Rajah 2.9: Permukaan kayu rosak dengan menggunakan pencabut paku elektronik.
2.4.3 Pencabut Paku Elektronik
Proses mencabut paku menggunakan pencabut paku elektronik ini amat mudah
dan cepat. Namun ia menyebabkan kerosakan yang teruk pada permukaan kayu dan juga
merosakkan paku. Oleh kerana pencabut paku ini berfungsi secara getaran pada paku
yang tertanam pada permukaan kayu dan secara tidak langsung merosakkan permukaan
kayu walaupun dapat mencabut paku yang tertanam.
12
2.5 KAJIAN KOMPONEN DAN BAHAN YANG AKAN DIGUNAKAN
Komponen yang akan digunakan adalah beberapa jenis allen key, nut dan bolt.
Allen key bertujuan untuk temukan bahagian-bahagian yang perlu disambungkan kerana
projek ini melakukan pergerakan. Bolt dan nut bertujuan untuk mengunci persambungan
bahagian-bahagian yang disambung menggunakan allen keys.
(a) (b) (c)
Rajah 2.10: (a) Allen keys, (b) nut dan (c) jenis bolt.
2.5.1 Mesin pengilangan CNC (Computer Numerical Control)
Menurut Brown & Sharpe Manufacturing Company (1914), pengilangan adalah
proses pemesinan menggunakan pemotong putar untuk membuang bahan dari bahan
kerja dengan memotong (atau memakan) ke arah sudut dengan paksi alat yang
ditetapkan. Ia meliputi pelbagai operasi yang berbeza dan mesin ini boleh digunakan
dalam industri kecil serta besar, kerja berat dalam kilang yang besar. Ia adalah salah satu
proses yang paling biasa digunakan dalam industri dan bengkel pemesinan hari ini untuk
pemesinan bahagian pelbagai saiz dan bentuk yang tepat.
Pengilangan boleh dilakukan dengan pelbagai peralatan mesin. Selepas
kemunculan kawalan berangka komputer (Computer Numerical Control - CNC), mesin
pengilangan berkembang menjadi pusat pemesinan, secara amnya dikelaskan sebagai
pusat pemesinan menegak (Vertical Machining Centers - VMCs) dan pusat pemesinan
mendatar (Horizontal Machining Centers - HMCS). Integrasi pengilangan ke dalam
13
persekitaran beralih dan bertukar menjadi persekitaran pengilangan, yang dimulakan
dengan rencam hidup untuk pelarik dan penggunaan di dalam kilang untuk menjadikan
ia beroperasi, membawa kepada kelas baru peralatan mesin, mesin (Multitasking
Machines - MTMs), yang dibina khas dengan pelbagai fungsi untuk melakukan kerja
bagi pemesinan strategi yang dibina dengan menggunakan gabungan kesemua jenis
proses pengilangan dan menjadikan dalam liputan kerja yang sama.
G-kod (RS-274), yang mempunyai banyak fungsi, adalah nama biasa untuk kod
yang paling banyak digunakan dalam kawalan berangka (NC) bahasa pengaturcaraan.
Ia digunakan terutamanya dalam pembuatan bantuan komputer untuk mengawal
peralatan mesin automatik. G-kod kadangkala dipanggil bahasa pengaturcaraan G, tidak
boleh dikelirukan dengan bahasa pengaturcaraan G LabVIEW ini. G-kod adalah kod di
mana operator memasukkan kod pada peralatan mesin berkomputer bagaimana untuk
membuat sesuatu. "Bagaimana" ditakrifkan sebagai arahan mengenai di mana untuk
bergerak, berapa cepat untuk bergerak, dan dimana paksi untuk bergerak. Situasi yang
paling biasa adalah dalam alat mesin, alat pemotong digerakkan mengikut arahan ini
melalui toolpath dan memotong membuang bahan untuk meninggalkan hanya bahan
kerja siap. Konsep yang sama juga meliputi alat-alat noncutting seperti membentuk atau
burnishing alat, photoplotting, kaedah tambahan seperti percetakan 3D, dan alatan
penyukat.
(a) (b)
Rajah 2.11: (a) Mesin pengilangan CNC dan (b) contoh G-kod.
14
2.5.2 Keluli Lembut
Menurut Peter Reginald (1987) Design of Structural Steelwork, keluli lembut
(keluli mengandungi peratusan kecil karbon, kuat dan tahan tetapi tidak mudah rapuh),
juga dikenali sebagai keluli karbon biasa, kini adalah bentuk yang paling biasa daripada
keluli kerana harga yang agak rendah dari segi komposisi bahan kandungan dalam besi
keluli lembut. Keluli rendah karbon mengandungi kira-kira 0.05-0.25% karbon
menjadikannya tempa dan mulur. Keluli lembut mempunyai kekuatan tegangan yang
rendah, tetapi ia adalah murah dan mudah untuk membentuk, kekerasan permukaan
boleh ditingkatkan melalui pengkarbonan.
Ia sering digunakan apabila kuantiti yang besar daripada keluli yang diperlukan,
contohnya seperti keluli struktur. Ketumpatan keluli lembut adalah lebih kurang
7.85g/cm3 (7850 kg /m3 atau 0.284 lb/in3) dan modulus Young adalah 200 GPa
(29.000.000 psi).
(a) (b)
Rajah 2.12: (a) Bar keluli lembut dan (b) keluli lembut yang telah dipotong.
15
2.5.3 Paku
Menurut Oxford University Press (2009). Nail, dalam kerja kayu dan pembinaan,
paku adalah objek pin berbentuk logam (atau kayu, yang dipanggil “treenail” atau
"trunnel") yang digunakan sebagai pengikat, seperti pasak untuk menggantung sesuatu,
atau kadangkala sebagai hiasan. Secara umumnya paku mempunyai titik tajam pada satu
hujung dan kepala leper di bahagian yang lain, tetapi paku tanpa kepala boleh didapati.
Paku dibuat dalam pelbagai jenis bentuk untuk tujuan khusus, yang paling biasa adalah
paku wayar. Lain-lain jenis paku termasuk pin, paku payung, brads, dan pancang.
Paku biasanya dipaku ke dalam bahan kerja dengan tukul, pencabut paku
pneumatik, atau bahan letupan kecil atau buku asas. Paku mengitkat bahan-bahan
bersama-sama oleh geseran dalam arah paksi dan kekuatan ricih sisi. Titik paku juga
kadang-kadang bengkok ke atas atau merangkul selepas ia dicabut ke atas.
Rajah 2.13: Jenis paku: 1) paku bumbung, 2) paku kepala payung, 3) paku pin tembaga, 4)
paku tanpa kepala, 5) paku konkret, 6) paku lingkaran-kaki, dan 7) paku ring-shank
(kebanyakkan digunakan oleh pistol paku)
16
2.5.4 Mastercam (CAD/CAM)
Menurut Mastercam.com:About Us, CADCAM dihasilkan di Massachusetts
pada tahun 1983, CNC Software, Inc. adalah salah satu daripada pemaju tertua reka
bentuk / pembuatan berbantukan komputer bantuan komputer berasaskan perisian (CAD
/ CAM). Mereka adalah salah satu yang pertama untuk memperkenalkan perisian CAD
/ CAM direka untuk kedua-dua machinists dan jurutera. Mastercam, produk utama CNC
Software, bermula sebagai sistem 2D CAM dengan alat CAD yang membolehkan
machinists mereka bentuk bahagian maya pada skrin komputer dan berangka komputer
juga berpandukan alat Mesin kawalan (CNC) dalam pembuatan bahagian-bahagian.
Sejak itu, Mastercam telah berkembang ke dalam pakej CAD / CAM yang paling banyak
digunakan di dunia. CNC Software, Inc. yang kini terletak di Tolland, Connecticut.
Set menyeluruh Mastercam ini yang telah ditetapkan toolpaths-termasuk kontur,
gerudi, pocketing, muka, kilang kulit, ukiran, permukaan kelajuan tinggi, berbilang
paksi maju, dan banyak lagi mendayakan machinists untuk memotong bahagian dengan
cekap dan tepat. Pengguna Mastercam boleh membuat dan memotong bahagian
menggunakan salah satu daripada banyak mesin dan kawalan definisi dibekalkan, atau
mereka boleh menggunakan alat-alat canggih Mastercam untuk mewujudkan definisi
khas mereka sendiri.
Mastercam juga menawarkan tahap fleksibiliti yang membolehkan integrasi
aplikasi pihak ke-3, yang dikenali sebagai C-hooks, untuk menangani mesin yang unik
atau proses senario tertentu.
17
(a) (b)
Rajah 2.14: (a) Contoh penggunaan perisian Mastercam CAD/CAM dan (b) lakaran didalam
Mastercam
2.6 KESIMPULAN
Terdapat banyak jenis alat untuk mencabut paku antaranya tukul kuku
kambing, bar linggis dan sebagainya. Namun ada kekurangan dan kelebihan masing-
masing. Jadi kajian ini dibuat untuk mencari kekurangan yang mana perlu untuk
dipertingkat antaranya dari segi reka bentuk dan ketahanan. Jenis bahan yang dikaji
untuk membuat pemilihan bahan untuk projek. Penggunaan mesin pengilangan CNC
dan fungsi G-kod telah dikaji bagi memudahkan proses penghasilan projek ini. Jenis-
jenis paku yang ada di industri juga telah dikaji terlebih dahulu tentang bentuk dan
ketahanan yang boleh digunakan dalam proses ujilari projek ini. Dengan reka bentuk
yang lebih sesuai, paku dapat dicabut dengan mudah dan dapat mengurangkan
kerosakan pada papan kayu serta paku yang dicabut tidak bengkok dan masih boleh
digunakan. Projek ini mengekalkan penggunaan sistem tuas kelas pertama seperti juga
projek-projek terdahulu.
18
BAB 3
METADOLOGI
3.1 PENGENALAN
Metadologi merupakan kaedah atau tatacara yang digunakan bagi melaksanakan
projek secara terperinci. Langkah-langkah ini sangat penting dalam melaksanakan
projek ini bagi memastikan projek ini berjaya disiapkan pada masa yang telah
ditetapkan.
Dalam menghasilkan sesuatu projek, beberapa langkah yang perlu dilalui
sebelum projek berkenaan siap. Langkah-langkah ini perlu dilakukan dengan penuh
ketelitian agar dapat menghasilkan sesuatu projek yang bermutu dan berkualiti. Dalam
menghasilkan projek ini, terdapat beberapa langkah yang telah dilakukan. Penerangan
seterusnya akan menerangkan langkah Metadologi.
3.1.1 Pemilihan Tajuk
Pemilihan tajuk merupakan langkah yang paling awal ditempuhi sebelum
memulakan kerja-kerja yang berkaitan dengan projek. Tajuk projek yang dicari perlulah
bersesuaian dengan taraf Diploma kerana merupakan satu projek akhir sepanjang
pengajian dalam kursus Diploma Kejuruteraan Mekanikal.
Selain itu, pemilihan projek yang bersesuaian membantu daya pemikiran yang
kreatif dan inovatif. Di samping itu, ia melambangkan taraf pemikiran seseorang
19
individu dan setinggi mana taraf pengetahuan individu tersebut dalam aspek-aspek yang
melibatkan aplikasi mekanikal.
Selepas projek dipilih, tajuk kepada projek tersebut perlu dipilih berdasarkan
kemampuannya menarik minat orang lain untuk mengetahui lebih dalam lagi mengenai
projek tersebut secara dekat. Tajuk yang mampu menarik perhatian orang lain
melambangkan status awal projek tersebut.
Selepas tajuk yang sesuai dipilih, langkah yang perlu dilalui pula ialah pemilihan
bahan kerja berkaitan dengan projek yang hendak dibuat. Di samping itu, mengenal pasti
alatan-alatan yang terlibat dengan projek berkenaan perlu dilakukan dengan betul agar
ia mudah didapati dan tidak menimbulkan satu masalah yang besar untuk
mendapatkannya. Ini kerana alatan yang sukar untuk didapati akan memberikan kesan
kepada projek yang akan dibuat kerana ia mungkin akan mengambil masa yang lama
untuk menyiapkannya.
3.2 CARTA ALIR
Mula
Penyataan Masalah
Objektif
Skop
Kepentingan Kajian
Penyelidikan
20
Tidak
Ya
Reka Bentuk Produk
Proses Rekabentuk / Carta Alir
Keperluan Rekabentuk
Pernyataan Masalah
Kajian Literature
Konsep Rekabentuk
Pemilihan Konsep
Pemilihan Bahan
Butiran Lukisan dan Kos
Proses
Penilaian
21
Rajah 3.1: Carta Alir
Analisis Rekabentuk
Tamat