车辆钢结构检修拉铆替代热铆可行性分析报告.doc

车辆钢结构检修拉铆工艺替代热铆工艺可行性分析报告铆接工艺是车辆车体结构的一种连接方式，为了方便车体检修，对于一些易损伤的配件采用铆接，如冲击座、上心盘、从板座 ；为了使车体结构具备良好的抗拉伸、抗剪切效果，一些车辆配件也采用铆接结构，如：侧柱、绳栓、扶梯、脚蹬等。铆接的制造有热铆和冷铆二种方法。铆钉加热后的铆接称为热铆，是由烧红的钉坯插入构件的钉孔中，用铆钉枪或压铆机铆合而成。冷铆是在常温下铆合而成，拉铆就是冷铆的一种。2001年以前车辆车体结构的铆接主要以热铆工艺为主，从2002年铁路货车新造开始采用拉铆工艺。为提高公司车辆检修质量，改善检修厂房作业环境，降低铆钉铆接操作者的劳动强度，以下从热铆与拉铆铆接方式的工艺特点、铆接结构特点、人力资源、工作效率、能源消耗、劳动强度、用料成本等几方面对车辆检修中采用拉铆工艺替代热铆工艺进行可行性分析。一、热铆工艺与拉铆工艺简介热铆工艺1.热铆铆钉及工具1.1铆钉由钉头和圆柱钉杆组成，铆钉头多用锻模镦制而成。1.2铆钉枪是铆接的主要工具。铆钉枪又叫风枪 ，风管进气量通过调压活门进行控制，压缩空气的压力一般为0406 MPa。 2.铆接前准备2.1 装配前应将铆接零件接触面上的毛刺、锈垢及污物除掉，然后在零件相互接触的表面上涂以防锈漆。2.2 将铆接部件固定，使配件间密贴。采用螺栓紧固时紧固螺栓数量不小于总孔数的25%，且应分布均匀。2.3 检查铆钉、铆钉孔状态。3. 铆接3.1 钢铆钉一般应加热至800-1100,铆接过程应在500以前完成。3.2 采用风铆或液压铆接。拉铆工艺1. 拉铆铆钉及工具1.1拉铆钉用于一般需栓接或铆接的部件，具有高于一般铆钉的紧固力，永不松动，及高抗剪切力等特性。拉铆钉的铆接过程属冷铆工艺，利用专用的液压铆接器来完成。1.2 液压拉铆枪（拉铆钉.铆接器.液压泵）拉铆钉又称环槽铆钉，用拉铆钉专用的铆接设备将2个结合件夹紧后，将套入的环状套环（或称不带螺纹的螺帽）的金属挤压并充满到铆钉栓柱的环状凹槽内，使套环与栓柱严密结合的一种紧固方式。2. 铆接准备2.1液压站电源接通后打开开关，先按压扳机30s，再按压扳机几次使拉铆枪液压油循环。观察拉铆枪状态应无漏油现象。2.2 检查铆钉及铆钉孔圆度、粗糙度、间距等状态应符合相应要求。2.3 铆接时铆枪应选用与铆钉、套环规格相配套且具有安全装置的专用铆接器具。2.4 铆接件应去除接触面上的毛刺、锈垢、氧化皮等污物，铆接面的平面度为1mm，铆接接触面涂防锈底漆。2.5 清扫枪头孔，使其保持清洁；将专用拉铆钉放入工作件中，将套环套入专用拉铆钉上，专用拉铆钉尾部应露出足够的长度供枪头夹紧。3. 铆接3.1 将铆接部件用螺栓紧固，螺栓的数量不应少于铆钉孔数的25%，并分布均匀，使配件间密贴。3.2 作业中，操作者不要直视拉铆枪的前、后端；按压铆枪的扳机后手不要在枪头周围握着拉铆枪。3.3 将枪头面向套环推到枪头的砧座顶住套环，拉铆枪及枪头应与工件垂直。3.4 按动开关，开始拉铆工作。当枪头砧座向前运动停止且专用拉铆钉尾拉断时，松开开关；拉铆枪进行返回行程，推开已安装的紧固件并排除专用拉铆钉尾部。二、热铆与拉铆铆接结构及工艺性对比1. 拉铆对金属结构损伤小，由于热铆工艺在铆接时，会破坏金属接合面间的油漆涂装层，车辆经过一段时间运行后，会加剧金属接合面间的腐蚀程度。2. 最早使用的冲击式热铆接工艺还是最近的液压式热铆接都是电焊式铆接，电焊式铆接后的铆接件上有剩磁，这样的工件在使用时在铆接缝隙会吸引许多灰尘和污垢，影响铆接件的使用性能。3. 热铆时采用液压式铆接工艺由于铆接力过大容易造成铆钉墩粗，影响铆钉使用性能。4. 拉铆为常温铆接，而热铆铆钉的加热容易造成铆钉的过烧或重复加热现象，造成铆钉材质发生晶粒粗大、结构脆化、韧性降低的铆钉降低铆钉的使用性能。5. 拉铆铆接与热铆铆接相比，铆钉孔的圆度、粗糙度要求较高。6. 拉铆铆接对铆接件的平度要求较为严格，车辆检修时由于车辆运行后结构发生一定变化，将铆接件的平行度调整到符合铆接要求时检修工艺较为复杂。7. 热铆铆接不同型号的铆接只须更换铆枪冲头即可，十分简单，拉铆铆接时必须铆接与铆枪相同型号的铆钉和套环，铆枪（铆接器）通用性较差。三、热铆与拉铆铆接作业环境及劳动强度对比1. 传统的冲击式热铆在铆接作业时会产生极大的噪声。顶头与铆接件强烈高速冲击和震动产生噪声，声波入射到墙壁和地面，然后再反射回来引起反射声，增加了声能的强度，使声音的分布发生了更大的变化。有试验标明：在铆接台位及整个作业车间的环境内的噪声均超过90dB(A)，随着工龄的增长，听器官自动康复的能力逐渐降低，噪声对操作者听器官的损伤逐渐加重。而拉铆铆接时噪声基本可以忽略。2. 热铆作业过程中的铆钉需要两名操作者各手持铆枪和顶头在较大的冲击力不断的作用下成形，而且顶钉作业的空间一般较小不便于作业，拉铆铆接时只须一名操作者手持拉铆枪便可完成。因此热铆的劳动强度相对于拉铆铆接较大。3. 传统的热铆，铆钉铆接前一般加热温度在1000左右，铆钉的加热、传递和铆接作业时均可能对作业环境及操作者形成一定的伤害因素。四、热铆与拉铆铆接作业劳动组织、工作内容、人工费用对比1.热铆工艺检修分厂现有5个铆钉铆接工作小组，每组人数为5人，具体的作业内容见表一:现有热铆铆接小组人员组成及作业内容表一:现有热铆铆接小组人员组成及作业内容序号人员组成作业内容备注1铣孔1人 完成待铆铆接件铆钉孔的铣制及修整，进行铆接件紧固工艺螺栓紧固等2烧钉1人完成铆钉加热炉的操作，铆钉的加热与控制，铆钉的传递。3接钉1人完成铆钉的传递，并及时将铆钉传递给顶钉操作人。4铆接1人完成铆钉铆接5顶钉1人完成铆钉的安装，并配合铆接操作者完成铆钉铆接。2. 拉铆工艺拉铆铆接工作一般可由3人完成，具体的作业内容见表二:拉铆铆接小组人员组成及作业内容表二:拉铆铆接小组人员组成及作业内容序号人员组成作业内容备注1铣孔1人 完成待铆铆接件铆钉孔的铣制及修整，进行铆接件紧固工艺螺栓紧固等2铆接1人完成套环的安装，铆钉的铆接。3辅助1人完成液压泵站的转移，铆枪的更换，铆钉的安装等。3. 定员、工时及人工成本对比参考C70型敞车、X6K型集装箱车的设计理念，上心盘、冲击座的铆钉不推荐更换为拉铆，因此须保留1个小组用来完成上心盘、冲击座的热铆，另外设置3个拉铆组，1个组用来完成大修程跨的铆钉拉铆工作，另外2个组完成另外4个跨的铆钉拉铆工作。检修分厂现有5个铆钉小组每组5人，若将热铆工艺改为拉铆工艺则可将原来由25人完成的工作交由14人（1个热铆组5人，3个拉铆组9人）完成，节约操作人员11人。检修分厂现有的铆钉铆工每年的人工费用为2.2万元，热铆改为拉铆后每年可节约人工费用约25万元。另外，拉铆钉的铆接过程属冷铆工艺，利用专用的液压铆接器来完成。操作人员只需短时间的培训即可胜任铆接工作，检修分厂从事铆钉铆接工作的操作人员均为工龄20年以上的老工人，具有丰富的车辆钢结构检修经验，节省下来的人员可充实到其他工序中去，一定程度上缓解我公司操作人员不足的压力。（见表三）表三：热铆与拉铆的工作小组定员、工时及人工成本对比序号对比项目传统热铆改为拉铆对比结果1人员组成5个热铆铆接小组，每组5人。总计：25人4个小组，1个热铆小组5人，3个拉铆小组，每组3人。总计：14人改为拉铆可节省人员11人2工时热铆1个铆钉烧钉时间约为1分钟，铆接时间约为1.5分钟。热铆铆接5人小组完成1辆车的时间约为：60-80分钟拉铆1个铆钉无烧钉时间且铆接时间不足1分钟。拉铆铆接3人小组完成1辆车的时间约为：40-50分钟铆钉铆接作业时间减少1/3。3人工费用5个热铆小组，共25人，每人人工费用2.2万元，总计：55万元1个热铆小组，3个拉铆小组，共14人，每人人工费用按2.2万元总计：约31万元改为拉铆可年节省人工费用24万元五、热铆与拉铆设备、工具投资及能源消耗对比我公司的传统的热铆铆接加热采用电感应铆钉加热炉，自身感应功率加上冷却风扇、水泵电机、空压机等每年消耗的电能费用约为8万千瓦时，每度电1元，总计电能费用：8万元，铆钉铆接利用气动铆钉机完成，每年消耗的压缩空气32万立方米，每万立方米空气费用为600元，总计空气消耗费用约为：2万元。拉铆泵站电能消耗每年约为2万元。更换为拉铆后能源费用可降低约8万元。传统热铆用的铆钉加热炉、液压心盘铆钉机、风动铆枪等均为前期投资，铆钉加热炉等日常维护费用1年约为0.5万元。更换为拉铆后，须新增泵站3个，拉铆器3套（16mm、20mm、22mm各1个），但是拉铆铆接器枪头部分的一些组件，以及油缸部分的O型密封圈，在高强度作业中极易损坏，须一定的维护费用。检修分厂拉铆代替热铆须增加的设备及工具费用约为：40万元（国产泵站3个，每个价格6万元；3组铆枪费用为16mm的2万元、20mm的2.4万元、22mm的2.8万元），每年泵站、铆枪及液压管路维护费用5万元。（见表四）表四：热铆与拉铆设备、工具投资维护及能源消耗费用对比序号对比项目传统热铆改为拉铆对比结果1设备、工具投资传统热铆用的铆钉加热炉、液压心盘铆钉机、风动铆枪等均为前期投资。增加的设备及工具费用约为：40万元（国产泵站3个，每个价格6万元；3组铆枪费用为16mm的2万元、20mm的2.4万元、22mm的2.8万元）改为拉铆后设备、工具投资40万元2设备、工具及耗材、维护费用铆钉加热炉冷却液，铆钉枪顶头损耗费用每年约为1万元铆接器枪头部分组件、油缸O型密封圈、液压管路维护费用每年须：5万元。拉铆设备工具每年增加维护、易损件费用4万元3动能损耗费用传统热铆铆钉加热炉每年电能费用8万元，铆枪损耗压缩空气费用2万元，总计：10万元拉铆泵站电机电能费用每年约为：2万元改为拉铆每年可节省动能费用8万元六、热铆与拉铆设备材料消耗对比上心盘、冲击座的铆钉不推荐更换为拉铆，因此各型检修车辆铆钉可代替为拉铆的部位主要集中在敞车，主要部位为前后从板座，侧墙上的扶手，端梁上的绳栓，侧梁上的侧柱、角柱、搭扣、绳栓、脚蹬等。参见表五：各型车可被拉铆替代的热铆铆钉明细表五：各型车可被拉铆替代的热铆铆钉明细车型序号部位铆钉规格数量车型序号部位铆钉规格数量C641扶手16384C62A、C62B1侧墙扶手1163822侧梁脚蹬164282端墙扶梯163843端梁绳栓164883侧墙扶手2164024侧梁门搭扣1648244侧梁脚蹬164285侧梁绳栓1650245侧梁门搭扣1648246侧柱2045726端梁绳栓164887角柱2065167侧梁绳栓1650248前后从板座2260848侧柱204572罐、平型车1侧梁脚蹬164289端墙端梁2050162前后从板座22608410端墙侧梁20651611前后从板座2260842010年公司年检修车辆3966辆，其中C64型敞车1916辆（C64K，1260辆；C64T，656辆），C62A(B)型敞车1301辆（C62AK，506辆；C62BK，767辆;C62BT，28辆），其他罐车、平车等为749辆。这些车辆的前后从板座、侧角柱、绳栓、搭扣、扶手、脚蹬等部位消耗的各型铆钉规格、数量、价格以及这些部位铆钉价格及可被其代替的拉铆钉、套环价格参见表六：2010年各型车各部位热铆铆钉及可被其替代的拉铆铆钉套环的规格、数量及价格。第 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页表六：2010年各型车各部位热铆铆钉及可被其替代的拉铆铆钉套环的规格、数量及价格序号部位理论铆钉规格数量实际消耗铆钉规格热铆铆钉单价（元）消耗铆钉数量（个）消耗铆钉理论总数全年热铆铆钉更换率消耗铆钉费用（元）可替代的拉铆钉、套环型号拉铆铆钉套环单价（元）拉铆铆钉套环总价（元）1C64扶手1638416400.6239001807221.6%2418LMY-T16-12GLMYHF-T16G74.3440702C62AB侧墙扶手23C62AB端墙扶梯44C62AB侧墙扶手2164025各型车侧梁脚蹬1642816450.64153003172848.2%9792LMY-T16-12GLMYHF-T16G74.31728906各型敞车端梁绳栓1648816500.793220010294431.3&25438LMY-T16-18GLMYHF-T16G7.24.33703007各型敞车侧梁搭扣248各型敞车侧梁绳栓16502416550.8302007720839.1%24160LMY-T16-18GLMYHF-T16G7.24.33473009各型敞车侧柱20457220451.6634023162418.4%10144LMY-T20LMYHF-T20G95.561929520501.7363706182910C62AB端梁角柱20501620551.8585002081640.1%15725LMY-T20LMYHF-T20G95.512325011C64角柱20651620651.933503065610.9%6365LMY-T20LMYHF-T20G10612752012C62AB侧梁角柱162070246202081622.2%924013各型车前后从板座22608422652.481103331442.4%19464LMY-T22-31GLMYHF-T22G11.56.8148113总计：14889086700817%1845751952738根据2010年全年各型车可被拉铆钉替代的热铆铆钉的价格及消耗便可测算出每辆车需要更换（上心盘、冲击座铆钉除外）的铆钉数量、成本及更换为拉铆铆钉后的成本。2010年全年检修敞车消耗的可被拉铆钉代替的铆钉数量为：148890个（含749辆敞车以外车型的前后从板座铆钉），总价格为：18.5万元，替代为拉铆钉及套环后总价格为：195万元。每辆敞车的须更换的可被替代为拉铆钉的热铆铆钉数量平均为：46个，传统热铆铆钉成本为58元，更换拉铆钉及套环的成本为608元。七、热铆工艺与拉铆工艺综合对比及结论热铆工艺与拉铆工艺综合对比见表七。表七：热铆工艺与拉铆工艺综合对比序号项目热铆工艺拉铆工艺对比结果1结构特点及工艺可操作性铆钉及连接件性能差，但对铆接件铆钉孔要求较低。铆接结构优秀，但拉铆对铆钉孔及铆接件的要求较高。拉铆结构优秀但对铆接部位检修质量要求较高2作业环境及劳动强度冲击噪音对操作者及作业环境影响极大，热铆的加热产生一定的危险因素。对环境无影响，但拉铆工作时拉铆器对操作者产生一定的伤害因素热铆对环境及操作者产生较大危害3人员组成5个热铆铆接小组，每组5人。总计：25人4个小组，1个热铆小组5人，3个拉铆小组，每组3人。总计：14人改为拉铆可节省人员11人4工时热铆1个铆钉烧钉时间约为1分钟，铆接时间约为1.5分钟。热铆铆接5人小组完成1辆车的时间约为：60-80分钟拉铆1个铆钉无烧钉时间且铆接时间不足1分钟。拉铆铆接3人小组完成1辆车的时间约为：40-50分钟铆钉铆接作业时间减少1/3。5人工费用5个热铆小组，共25人，每人人工费用2.2万元，总计：55万元1个热铆小组，3个拉铆小组，共14人，每人人工费用按2.2万元总计：约31万元改为拉铆可年节省人工费用24万元6设备、工具投资传统热铆用的铆钉加热炉、液压心盘铆钉机、风动铆枪等均为