2. Fungsi Tolerance

Toleransi dalam desain mekanikal memiliki beberapa fungsi penting, antara lain:

1. Memastikan Fungsionalitas: untuk memastikan bahwa komponen-komponen mekanikal dapat berfungsi secara tepat saat dirakit bersama. 

2. Kontrol Dimensi: berfungsi untuk agar tidak mengganggu fungsionalitas atau keakuratan keseluruhan sistem.

3. Pengendalian Kualitas: digunakan sebagai acuan untuk memverifikasi bahwa komponen memenuhi standar yang ditetapkan. 

4. Interoperabilitas dan Perakitan: toleransi dipertimbangkan dengan baik untuk meminimalkan kesulitan dalam menyatukan komponen dan memastikan kesesuaian geometri antara komponen dari berbagai pabrikan atau sumber yang berbeda.

5. Efisiensi Produksi: toleransi yang sesuai, memungkinkan proses manufaktur yang lebih efisien dan dapat diulang. 

3. Membuat Toleransi

Menentukan nilai toleransi (tolerance allocation) adalah tanggung jawab seorang desainer produk yang harus memiliki pengetahuan yang luas tentang.

1. Fungsi produk 

2. Efek variasi komponen

3. Proses manufaktur

4. Kemampuan berkomunikasi dengan perekayasa di setiap tahap produksi. 

Toleransi geometrik mencakup beberapa aspek penting, yaitu toleransi bentuk, posisi, tempat dan penyimpangan putar.

1. Toleransi bentuk membatasi penyimpangan diri sebuah elemen (titik, garis, sumbu, permukaan, atau bidang meridian) dari bentuk geometrik ideal.

2. Posisi, tempat dan penyimpanan putar membatasi penyimpangan posisi atau tempat bersama dari dua atau lebih elemen.

Berdasarkan jenis variasi yang ingin dikontrol oleh toleransi, ada tiga kelas toleransi yang dapat dibedakan. 

1. Toleransi untuk Mengontrol Size

Untuk pengendalian dimensi yang ketat untuk fitur-fitur penting yang mempengaruhi kinerja dan fungsi suatu komponen (contoh: rentang maksimum dan minimum panjang yang dapat diterima).

2. Toleransi untuk Mengontrol Geometri

1. Pertama, digunakan untuk mengontrol karakteristik geometri individual seperti kebulatan (roundness), kelurusan (straightness), dan kerataan (flatness)

2. Kedua, digunakan untuk mengontrol karakteristik geometri berkaitan antara komponen (location, concentricity, orientasi, perpendicularity)

1. Toleransi orientasi untuk mengontrol sudut suatu fitur individu pada bagian komponen terhadap datum atau fitur lain yang ditentukan seperti tegak lurus, paralelisme, dan angularitas..

2. Toleransi lokasi memberikan batas yang diperbolehkan untuk penyimpangan posisi komponen terhadap posisi yang diinginkan seperti konsentrisitas, simetri, atau posisi sebenarnya.

3. Toleransi untuk Mengontrol Tekstur Permukaan

Mengendalikan variasi pada parameter tekstur permukaan seperti Ra (kekasaran rata-rata), Rz (kekasaran maksimum), Sa (kekasaran aritmatik), Sq (kekasaran kuadrat), dan Sz (kekasaran maksimum dalam profil tertentu). Toleransi yang diterapkan secara umum dalam desain dan manufaktur komponen. Ini mencakup toleransi yang biasa digunakan untuk mengontrol dimensi, bentuk, lokasi, orientasi, dan karakteristik lainnya dari suatu komponen. Penulisan toleransi umum biasanya diletakkan pada bagian atas kiri.

4. Penggunaan Toleransi

1. Toleransi umum

Toleransi yang diterapkan secara umum dalam desain dan manufaktur komponen. Ini mencakup toleransi yang biasa digunakan untuk mengontrol dimensi, bentuk, lokasi, orientasi, dan karakteristik lainnya dari suatu komponen. Penulisan toleransi umum biasanya diletakkan pada bagian atas kiri

Contoh pembacaan toleransi umum berikut adalah Toleransi ± 0,2 berarti masuk pada toleransi umum pada tingkat kasar. Dengan demikian maka ukuran dalam pengerjaan teknik harus mengacu pada toleransi umum, ukuran 38 pada gambar berarti dapat dikerjakan antara 37,8-38,2 mm. 

2. Toleransi khusus

Toleransi khusus adalah toleransi di luar angka toleransi umum, dan diletakkan langsung setelah angka nominalnya. tolertansi khusus hanya mewakili ukuran dasar dengan toleransi tersebut dicantumkan

3. Toleransi Suaian

Suaian (fit) yaitu selisih ukuran dari dua atau lebih pasangan antara lubang (hole) dan poros (shaft) dari  komponen – komponen yang dipasangkan (assembling).

1. Suaian longgar (clearance fit): ukuran lubang lebih besar dari pada ukuran poros.

2. Suaian transisi  (transition fit): ukuran lubang dengan poros mempunyai dua kecenderungan untuk menjadi longgar atau sesak.

3. Suaian sesak  (interference fit): ukuran lubang lebih kecil dari pada ukuran poros.

Sistem basis suaian suatu sambungan antara part memerlukan pemilihan salah satu sebagai basis (patokan). Basis ditetapkan terlebih dahulu karena berperan sebagai bagian yang menjadi patokan bagi  komponen pasangannya.

Pemilihan basis disarankan menggunakan daerah  “ H “ untuk basis lubang dan “ h “ untuk basis poros dengan kualitas toleransi sedang, yang  dipasangkan masing – masing :

1. a / A sampai  h / H   untuk suaian longgar

2. j /  J  sampai   n / N untuk suaian transisi.

3. p / P  sampai   z /  Z untuk suaian sesak.

1. Sistem Suaian Basis Lubang

Pemakaian suaian 

2. Sistem Suaian Basis Poros

Pemakaian Suaian

5. Penulisan Toleransi

1. Penulisan toleransi dari sebuah komponen

2. Penulisan toleransi dari sebuah gambar susun

Contoh penentuan toleransi:

Hitung harga suaian dan tentukan jenis suaiannya dari ukuran Ǿ  60  H7 / g 5.

Jawab:

60   H 7, lihat di tabel toleransi, ditemukan :

Ukuran maksimum   : 60 + 0,025 = 60,025

Ukuran minimum  : 60 + 0       = 60,00

60   g5, lihat di tabel toleransi, ditemukan  :

Ukuran maksimum   : 60 -   0,01  = 59,99

Ukuran minimum : 60 -   0,023= 59,977

Jadi jenis suaian tersebut adalah :  Suaian  longgar ( clearance fit )

Kelonggaran maksimum  :  60,025  - 59,977 =  0, 048

Kelonggaran minimum :  60,00   -  59,99   =  0, 01

6. Pembacaan Toleransi

1. Squareness

Gambar 1 memperlihatkan contoh dari squareness sebuah aksis (garis) terhadap sebuah datum aksis

Pembacaan toleransi geometri pada Gambar 1 adalah sebagai berikut aksis dari lubang vertikal, yang ditunjuk, harus berada di antara zona toleransi dua bidang datar yang saling parallel, yang terpisah sejauh 0.03 dan yang tegak lurus terhadap aksis datum A. 

Gambar 2 memperlihatkan contoh dari squareness sebuah permukaan terhadap sebuah datum aksis.

Pada Gambar 2, pembacaan toleransi geometrinya adalah sebagai berikut: permukaan silinder yang ditunjuk harus berada di antara zona toleransi dua bidang datar yang saling paralel, yang terpisah sejauh 0.02 dan yang tegak lurus terhadap aksis datum B.

2. Parallelism

Gambar 3 memperlihatkan sebuah contoh parallelism dari sebuah permukaan benda terhadap sebuah permukaan datum. Pembacaan toleransi geometri pada Gambar 3 adalah sebagai berikut: permukaan yang ditunjuk harus berada pada zona toleransi berupa dua bidang datar yang paralel, yang terpisah sejauh 0.02 dan yang paralel terhadap permukaan datum A.

Gambar 4 memperlihatkan contoh parallelism sebuah aksis (garis) terhadap sebuah aksis datum. Pembacaan pada gambar 4 adalah sebagai berikut: aksi dari lubang yang ditunjuk harus berada pada sebuah zona toleransi yang berbentuk silinder dengan diamater 0.03. Dimana, silinder, yang merupakan zona toleransi tersebut, harus paralel terhadap aksis datum A. 

3. Profil garis (line profil)

Gambar 5 memperlihatkan sebuah contoh dari toleransi geometri profil garis. Pembacaan arti toleransi geometri pada Gambar 5 adalah sebagai berikut: garis profil yang ditunjuk pada gambar teknik tersebut harus berada pada zona toleransi yang berupa dua buah garis profil yang terpisah sebesar 0.1. Toleransi ini merupakan toleransi tidak berrelasi. Sehingga, toleransi jenis ini tidak memerlukan atau tidak mendefinisikan sebuah datum pada simbol toleransinya.

4. Profil permukaan (surface profile)

Pada Gambar 6, pembacaan toleransi geometri profil permukaan tersebut adalah sebagai berikut: permukaan yang ditunjuk harus berada pada zona toleransi berbentuk dua permukaan lengkung yang terpisah sejauh 0.02.

Hal penting yang perlu diingat adalah, karena bentuk permukaan yang ditoleransi berupa lengkungan, maka jumlah titik sampel yang diukur pada proses verifikasinya, misalnya dengan menggunakan sebuah mesin CMM, akan sangat mempengaruhi hasil proses verifikasinya.

5. Simetri

Pembacaan toleransi symetry pada Gambar 7 adalah aksis yang ditunjuk harus berada di antara dua buah garis yang parallel yang terpisah sejauh 0.08 dan yang terpisah dengan jarak yang sama dari garis rata-rata dari datum B dan C. Sedangkan, pembacaan toleransi symetry pada Gambar 8 adalah aksis yang ditunjuk harus berada di antara dua buah garis yang paralel yang terpisah sejauh 0.03. Dimana, zona toleransi tersebut terpisah dengan jarak yang sama dari garis rata-rata dari datum A dan B.

6. Concentricity

Pembacaan toleransi geometri pada Gambar 9 adalah sebagai berikut: aksis dari silinder yang ditunjuk harus berada di dalam zona toleransi berbentuk silinder dengan diameter 0.03 dan koaksis dengan aksis silinder datum A. 

Sedangkan, pembacaan toleransi geometri pada Gambar 10 adalah sebagai berikut aksis dari silinder yang ditunjuk harus berada di dalam zona toleransi berbentuk silinder dengan diameter 0.05 dan koaksis dengan aksis rata-rata aksis dari datum A dan B.

7. Angularity

Pembacaan toleransi geometri pada Gambar 11 adalah sebagai berikut aksis dari lubang yang ditunjuk harus berada di dalam zona toleransi silinder dengan diameter 0.06 dan aksisnya bersudut 60° terhadap permukaan datum A. Sedangkan, pembacaan toleransi geometri pada Gambar 12 adalah sebagai berikut: permukaan yang ditunjuk harus berada di dalam zona toleransi berupa dua bidang datar yang parallel dan terpisah sejauh 0.08. Dimana, kedua bidang parallel tersebut bersudut 30° terhadap permukaan datum A.

8. Position/Location

Pembacaan toleransi geometri untuk Gambar 13 adalah sebagai berikut: aksis dari lubang yang ditunjuk harus berada dalam zona toleransi berupa silinder dengan diameter 0.01 dan aksis dari zona toleransi silinder tersebut harus berada pada jarak 30 dari aksis silinder pertama dan 45 dari aksis silinder ke dua dan parallel dengan aksis kedua lubang lainnya. 

Pembacaan toleransi pada gambar 14 adalah sebagai berikut: aksis dari lubang yang ditunjuk harus berada dalam zona toleransi berupa silinder dengan diameter 0.05 dan aksis dari silinder zona toleransi tersebut harus berjarak 50/2 = 25 dan paralel dari aksis silinder utama. Khusus untuk toleransi geometri jenis position/location, walaupun pada simbol toleransinya tidak merujuk pada suatu datum, tetapi pada dasarnya, toleransi jenis ini merujuk pada suatu datum. Pada umumnya, penulisan toleransi position/location selalu mencantumkan datum yang akan dirujuk.

9. Straightness

Pembacaan toleransi pada gambar 15a adalah sebagai berikut: profil permukaan yang ditunjuk harus berada pada zona toleransi berupa dua buah garis yang saling paralel yang terpisah sejauh 0.03. Pembacaan toleransi pada gambar 15b adalah sebagai berikut: aksis dari silinder kecil yang ditunjuk harus berada pada zona toleransi berupa dua buah garis yang saling paralel dan terpisah sejauh 0.03 dan zona toleransi tersebut sepanjang aksis silinder kecil. Pembacaan toleransi pada gambar 15c adalah sebagai berikut: seluruh aksis dari kedua silinder yang ditunjuk harus berada pada zona toleransi berupa dua buah garis yang saling parallel dan terpisah sejauh 0.03 dan zona toleransi tersebut sepanjang seluruh silinder besar dan kecil tersebut.

10. Run-out

Pembacaan toleransi pada gambar 16 adalah sebagai berikut: pada setiap potongan dari silinder yang ditunjuk, total pergerakan jarum (indikasi) dari dial-gauge tersebut harus kurang dari 0.05 ketika silinder tersebut diputar satu putaran penuh. 

Pembacaan toleransi pada gambar 17 adalah sebagai berikut: pada setiap titik pada radius berapapun pada permukaan yang ditunjuk, total pergerakan jarum (indikasi) dari dial-gauge tersebut harus kurang dari 0.1 ketika silinder tersebut diputar satu putaran penuh. Dari kedua contoh toleransi run-out ini, dapat dilihat bahwa toleransi run-out juga secara tidak langsung meliputi beberapa toleransi geometri lainnya (tergantung pada fitur mana toleransi run-out tersebut diberikan).

11. Kombinasi Toleransi Geometri

Pada gambar 18, terlihat bahwa poros tersebut terdiri dari berbagai macam silinder dengan berbagai macam ukuran diameter, terdapat beberapa lubang pada sebuh permukaan silinder komponen tersebut dan terdapat sebuah slot (keyway) pada salah satu ujung poros tersebut yang mempunyai diameter terkecil. Setiap silinder dengan diameter tertentu pada poros tersebut mempunya fungsi yang penting. Demikian juga untuk lubang-lubang pada salah satu sisi silindernya, lokasi dari lubang-lubang tersebut mempunyai suatu fungsi yang penting. Geometri dari fitur-fitur pada poros tersebut saling berelasi antara satu dengan lainnya. Untuk merepresentasikan relasi dari berbagai fitur tersebut, hanya toleransi geometri yang dapat diterapkan.