高頌慶，馬龍飛

中車石家莊車輛有限公司 河北石家莊 051430

1 序言

激光定位器具有高抗干擾性、高穩(wěn)定性、高可靠性，可產(chǎn)生不同光束發(fā)散度的一字線及十字線等，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)標識器、工業(yè)用激光模組及對制造零部件、裝配設(shè)備的定位。

X70型集裝箱專用平車是無地板、端門的框架式平車，用于裝運兩個20ft（1ft＝0.305m）集裝箱或一個40ft集裝箱，主要由底架、鎖閉裝置、制動裝置、車鉤緩沖裝置及轉(zhuǎn)向架等部分組成，底架為全焊鋼結(jié)構(gòu)，主要材質(zhì)為Q450NQR1高強度耐候鋼，裝用固定式鎖閉裝置（端部）、推拉翻轉(zhuǎn)式集裝箱鎖閉裝置（中部）。

根據(jù)鐵路貨車產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量認證細則（X70型集裝箱專用平車）要求，集裝箱鎖閉裝置組對工裝是X70型集裝箱專用平車生產(chǎn)的必備裝備之一。鎖閉裝置組裝尺寸的精度直接影響車輛的使用，還可能影響行車安全，如：集裝箱無法裝載、運行時集裝箱脫落等，因此鎖閉裝置組裝質(zhì)量尤為關(guān)鍵，鎖閉裝置的組裝方式主要通過工藝裝備來保證，所以工裝的精度高低直接決定了鎖閉裝置的組裝精度。

2 鎖閉裝置的結(jié)構(gòu)分析

X70型平車鎖閉裝置主要由4個推拉翻轉(zhuǎn)式鎖頭和4個固定式鎖頭構(gòu)成，安裝在車體上，與集裝箱角件配合，保障在運輸過程中集裝箱與運輸載體間不發(fā)生位置的相對移動或脫離。其中單、雙鎖座縱向中心距（5853±6）mm，單鎖座縱向中心距（11985±6）mm，單、雙鎖座橫向中心距22590-3mm，單鎖座與雙鎖座對角線差≤13mm，兩單鎖座對角線差≤16mm，這些尺寸是鎖閉裝置組裝的關(guān)鍵尺寸，是集裝箱順利裝載及運行安全穩(wěn)定的保障。

鎖閉裝置的各項尺寸均以鷹頭結(jié)構(gòu)鎖頭上鷹眼為基準，如何精準定位鷹眼位置十分關(guān)鍵，傳統(tǒng)鎖閉裝置定位工裝將定位尺寸轉(zhuǎn)化至鎖頭的內(nèi)側(cè)平面及側(cè)面的不規(guī)則點或者鎖座的邊緣。由于鑄造原因，每個鎖頭不同程度上存在差異，尺寸轉(zhuǎn)化過程中存在偏差的風(fēng)險，加上工裝自身定位精度存在誤差，很難保證鎖閉裝置組裝尺寸，并且普通工裝采用接觸式剛性定位，組裝時需要完全貼緊定位塊，在工裝吊出時，通過人為很難控制工裝的平衡，這樣就會使工裝定位模塊與鎖頭碰撞造成變形，影響定位精度。

我們考慮采用激光定位的方式對鎖頭鷹眼進行定位組裝，定位點與集裝箱裝載使用點保持一致[1]，組裝尺寸更加準確，并且激光定位組裝時與鎖頭不接觸，這樣不但保證定位的精度，而且工裝與工件分離，避免在使用時造成磕碰，定位精度得到保證。

3 工裝設(shè)計方案

3.1 激光定位器應(yīng)用介紹

激光定位器集合了激光的抗干擾性、高穩(wěn)定性，激光定位器產(chǎn)生的紅綠光線清晰明亮，效果直觀，實用體積小巧，特別適用于大型設(shè)備的安裝、定位，可大幅提高工作效率，且工業(yè)適用性強。

3.2 工裝創(chuàng)新設(shè)計

1）強結(jié)構(gòu)減自重創(chuàng)新設(shè)計。為減少因為工裝自身變形影響定位精度的情況，秉著使用時能夠快捷、方便地調(diào)整的原則，我們考慮采用具有強度高、質(zhì)量輕特點的合金材料作為工裝的基本框架材料。

通過分析鎖頭的整體組裝結(jié)構(gòu)，鎖閉裝置組裝以車體中心為基準定位點組裝4個推拉翻轉(zhuǎn)式鎖頭，再以推拉翻轉(zhuǎn)式鎖頭定位端部固定鎖頭，因此將推拉翻轉(zhuǎn)式鎖頭定位做成一個整體（采用鋼結(jié)構(gòu)）并作為基準。

整體結(jié)構(gòu)（見圖1）采用三段設(shè)計方案，中部作為定位基準采用普通鋼結(jié)構(gòu)，中部結(jié)構(gòu)小巧、整體結(jié)構(gòu)強度高，作為定位基準牢固可靠；中部下側(cè)向外延伸支撐板，支撐兩翼，增加穩(wěn)定性；兩翼采用鋁合金框架焊接結(jié)構(gòu)，兩翼與中部連接處內(nèi)外兩側(cè)增加加強板，進一步提升強度；中部與兩翼采用高強度螺栓聯(lián)接，在無生產(chǎn)時方便拆卸，易于存放，減少場地占用。該結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量主要集中在中部，同時吊運裝置設(shè)計在中部，保證在日常使用中吊運平穩(wěn)、無變形，避免在使用過程中因兩端自重而造成工裝變形，影響定位精度，進而影響組裝質(zhì)量。

2）無障礙激光定位創(chuàng)新設(shè)計。打破傳統(tǒng)剛性定位方式，創(chuàng)新設(shè)計激光非接觸定位[2]，在8個鎖頭的上方采用360°可調(diào)整的激光探頭，投射出十字激光定位線，十字交點即為鎖頭鷹嘴定位（見圖2），線條即為鎖座的橫向、縱向中心定位線，用來檢查鎖座是否擺正。激光投射裝置離車體上平面距離較大，鎖閉裝置組裝空間大，方便操作并且工裝吊出時與配件無接觸（傳統(tǒng)工裝與工件貼嚴，工裝大而重，吊出時很難把控工裝的平衡，定位塊與工件易摩擦磕碰，造成定位塊變形，影響工裝的定位精度）。組裝完成后定位焊時，由于工裝與工件分離，可避免焊接飛濺對工裝精度的影響。組裝時只需將鎖頭上鷹嘴紅點及鎖座中心分別與激光十字線對齊即可，操作簡單方便，質(zhì)量可靠，同一側(cè)鎖座的直線度得到保證。

圖1 集裝箱鎖閉裝置組對工裝結(jié)構(gòu)

圖2 激光定位組裝效果

3）全方位高精細位置調(diào)整。在枕梁上蓋板及中橫梁上蓋板處設(shè)有6個球形滑輪，球形滑輪內(nèi)部裝有支撐彈簧，支撐工裝保持穩(wěn)定，在工裝與車體對中調(diào)整時，可實現(xiàn)平面360°旋轉(zhuǎn)調(diào)整。由于球形滑輪與車體屬于點接觸，所以整體摩擦力較小，調(diào)整操作方便，用力小。

4）自動對中調(diào)整裝置（見圖3）。為更加快捷地使工裝與車體橫向、縱向中心對齊，沿著車體縱向分別在車體中心及枕梁處設(shè)置3組對中調(diào)整設(shè)施，采用螺旋絲杠配合手輪設(shè)計[3]，轉(zhuǎn)動手輪兩側(cè)滑塊同時自動向中部移動，可快速實現(xiàn)工裝與車體橫向自動對中，調(diào)整方便，操作簡單。

圖3 自動對中調(diào)整裝置

中部鋼結(jié)構(gòu)的下部采用自動夾緊裝置對中央大橫梁、中橫梁、上蓋板進行夾緊定位，快速實現(xiàn)以車體中心縱向定位，保障工裝定位準確，進一步提升組裝質(zhì)量。

5）激光防撞保護設(shè)計。為保證在使用過程中激光探頭不磕碰，保護電子元器件，在激光探頭下部設(shè)計防護板，上部設(shè)計防護罩，激光探頭通過防護板通孔將十字線投射，日常使用時外部看不到激光探頭，防止激光探頭被碰撞造成損壞或者影響定位精度（見圖2）。

6）防錯裝應(yīng)用設(shè)計。如圖4所示，鎖閉裝置組成1位、2位和5位、6位鎖頭鷹嘴朝向車體一位側(cè)，2位、3位和7位、8位鎖頭鷹嘴朝向車體二位側(cè)，為避免鎖頭方向翻轉(zhuǎn)，影響集裝箱裝載及運行安全，考慮增加防錯裝功能，設(shè)計在1位、2位和5位、6位鎖頭使用綠顏色激光定位，在2位、3位和7位、8位鎖頭使用紅顏色激光定位，并且鷹嘴朝向的激光線帶有箭頭指向，在工裝的外側(cè)表面上粘貼鎖頭鷹嘴朝向的三維示意圖，實現(xiàn)在鎖閉裝置組裝時的防錯功能。

圖4 防錯裝應(yīng)用設(shè)計

4 工裝應(yīng)用效果

經(jīng)過對100輛車的組裝尺寸進行檢測校核統(tǒng) 計，各項尺寸數(shù)據(jù)均符合圖樣要求，該工裝組裝定位尺寸穩(wěn)定可靠，滿足X70型平車必備裝備的生產(chǎn)條件。

該工裝在X70型集裝箱專用平車批量生產(chǎn)中得到了很好的應(yīng)用，自動對中裝置配合球形支撐輪結(jié)構(gòu)可快速實現(xiàn)對中定位調(diào)整，操作方便，減少輔助時間，效率明顯提升。強結(jié)構(gòu)減自重創(chuàng)新設(shè)計，強度高、質(zhì)量輕，日常使用時無變形，定位精度可靠。

激光定位十字線能夠準確地對鎖頭、鎖座定位，實現(xiàn)非接觸式定位，工裝吊入、吊出時與工件不接觸，避免工件與工裝貼合造成定位塊變形影響精度，經(jīng)過驗證定位精度可靠。

防錯裝形式創(chuàng)新改善，降低員工作業(yè)操作技能要求，現(xiàn)場應(yīng)用直觀、易懂，有效避免了鎖閉裝置反裝錯裝，提升了組裝準確性。

5 結(jié)束語

該工裝可適用于市場上大多數(shù)平車鎖閉裝置組裝，如X70、NX70及NX70A等車型，適用性廣。