主要介绍了X70型集装箱专用平车的锁闭装置激光创新锁头定位方式及主要结构特点，提升锁闭装置组装质量，并对应用效果进行分析。
1 序言
激光定位器具有高抗干扰性、高稳定性、高可靠性，可产生不同光束发散度的一字线及十字线等，广泛应用于各种工业标识器、工业用激光模组及对制造零部件、装配设备的定位。
X70型集装箱专用平车是无地板、端门组成的框架式平车，用于装运两个20ft（1ft＝0.305m）集装箱或一个40ft集装箱，主要由底架组成、锁闭装置、制动装置、车钩缓冲装置及转向架等部分组成，底架为全焊钢结构，主要材质为Q450NQR1高强度耐候钢，装用固定式锁闭装置（端部）、推拉翻转式集装箱锁闭装置（中部）。
根据铁路货车产品生产质量认证细则（X70型集装箱专用平车）要求，集装箱锁闭装置组对工装是X70型集装箱专用平车生产的必备装备之一。锁闭装置组装尺寸的精度直接影响车辆的使用，还可能影响行车安全，如：集装箱无法装载、运行时集装箱脱落等，因此锁闭装置组装质量尤为关键，锁闭装置的组装方式主要通过工艺装备来保证，所以工装的精度高低直接决定了锁闭装置的组装精度。
2 锁闭装置的结构分析
X70型平车锁闭装置主要由4个推拉翻转式锁头和4个固定式锁头构成，安装在车体上，与集装箱角件配合，保障在运输过程中集装箱与运输载体间不发生位置的相对移动或脱离。其中单、双锁座纵向中心距离（5853±6）mm，单锁座纵向中心距（11985±6）mm，单、双锁座横向中心距图片mm，单锁座与双锁座对角线差≤13mm，两单锁座对角线差≤16mm尺寸是锁闭装置组装的关键尺寸，是决定集装箱能否顺利装载及运行是否安全稳定的保障。
锁闭装置的各项尺寸均以鹰头结构锁头上鹰眼为基准，如何精准定位鹰眼位置十分关键，传统锁闭装置定位工装将定位尺寸转化至锁头的内侧平面及侧面的不规则点或者锁座的边缘，由于铸造原因每个锁头不同程度上存在差异，尺寸转化过程中存在偏差的风险，加上工装自身定位精度存在误差，很难保证锁闭装置组装尺寸，并且普通工装采用接触式刚性定位，组装时需要完全贴紧定位块，在工装吊出时，通过人为很难控制工装的平衡，这样就会使工装定位模块与锁头碰撞造成变形，影响定位精度。
我们考虑采用激光定位的方式对锁头鹰眼进行定位组装，定位点与集装箱装载使用点保持一致[1]，组装尺寸更加准确，并且激光定位组装时与锁头不接触，这样不但保证定位的精度而且工装与工件分离，避免在使用时造成磕碰，定位精度得到保证。
3 工装设计方案
3.1激光定位器应用介绍
激光定位器集合了激光的抗干扰性、高稳定性，激光定位器产生的红绿光线清晰明亮，效果直观实用体积小巧，特别适用于大型设备的安装、定位,可大幅提高工作效率，且工业适用性强。
3.2工装创新设计
1）强结构减自重创新设计。为减少因为工装自身变形影响定位精度，秉着使用时能够快捷、方便地调整的原则，我们考虑具有强度高、质量轻特点的合金材料作为工装的基本框架材料。
通过分析锁头的整体组装结构，锁闭装置组装以车体中心为基准定位点组装4个推拉翻转式锁头，再以推拉翻转式锁头定位端部固定锁头，因此将推拉翻转式锁头定位做成一个整体（采用钢结构）作为基准。
整体结构（见图1）采用三段设计方案，中部作为定位基准采用普通钢结构，中部结构小巧、整体结构强度高，作为定位基准牢固可靠，中部下侧向外延伸支撑板，支撑两翼，增加稳定性，两翼采用铝合金框架焊接结构，两翼与中部连接处内外两侧增加加强板，进一步提升强度，中部与两翼采用高强度螺栓联接，在无生产时方便拆卸，易于存放，减少场地占用。该结构整体质量主要集中在中部，同时吊运装置设计在中部，保证在日常使用中吊运平稳、无变形，避免在使用过程中因两端自重而造成工装变形，影响定位精度，进而影响组装质量。
图1 集装箱锁闭装置组对工装结构
1—侧面自动对中调整装置 2—中部对中调整装置 3—球形调整支撑轮
4—激光定位探头 5—中部钢结构框架 6—两翼铝合金框架
2）无障碍激光定位创新设计。打破传统刚性定位方式，创新设计激光非接触定位[2]，在8个锁头的上方采用360°可调整的激光探头，投射出十字激光定位线，十字交点即为锁头鹰嘴定位（见图2），线条即为锁座的横向、纵向中心定位线，用来调整锁座是否摆正，激光投射装置离车体上平面距离较大，锁闭装置组装空间大，方便操作并且工装吊出时与配件无接触（传统工装与工件贴严，工装大而重，吊出时很难把控工装的平衡，定位块与工件易摩擦磕碰，造成定位块变形，影响工装的定位精度），组装完成后定位焊时，由于工装与工件分离，可避免焊接飞溅对工装精度的影响。组装时只需将锁头上鹰嘴红点及锁座中心分别与激光十字线对齐即可，操作简单方便，质量可靠，同一侧锁座的直线度得到保证。
图2 激光定位组装效果
3）全方位高精细位置调整。在枕梁上盖板及中横梁上盖板处设有6个球形滑轮，球形滑轮内部装有支撑弹簧，支撑工装保持稳定，在工装与车体对中调整时，可实现平面360°旋转调整，由于球形滑轮与车体属于点接触，整体摩擦力较小，调整操作方便，用力小。
4）自动对中调整装置（见图3）。为更加快捷的使工装与车体横向、纵向中心对齐，沿着车体纵向分别在车体中心及枕梁处设置三组对中调整设施，采用螺旋丝杠配合手轮设计[3]，转动手轮两侧滑块同时自动向中部移动，可快速实现工装与车体横向自动对中，调整方便，操作简单。
图3 自动对中调整装置
中部钢结构部分下部采用自动夹紧装置对中央大横梁中横梁上盖板进行夹紧定位，快速实现以车体中心纵向定位，保障工装定位准确，进一步提升组装质量。
5）激光防撞保护设计。为保证在使用过程中激光探头不磕碰，保护电子元器件，在激光探头下部设计防护板，上部设计防护罩，激光探头通过防护板通孔将十字线投射，日常使用时外部看不到激光探头，防止激光探头被碰撞造成损坏或者影响定位精度（见图2）。
6）防错装应用设计。锁闭装置组成1、2位和5、6位锁头鹰嘴朝向车体一位侧，2、3位和7、8位锁头鹰嘴朝向车体二位侧，为避免锁头方向翻转，影响集装箱装载及运行安全，考虑增加防错装功能，设计在1、2位和5、6位锁头使用绿颜色激光定位，在2、3位和7、8位锁头使用红颜色激光定位，并且在鹰嘴朝向的激光线带有箭头指向，在工装的外侧表面上粘贴锁头鹰嘴朝向的三维示意图，实现在锁闭装置组装时防错功能。
4 工装应用效果
经过对100辆车的组装尺寸进行检测校核统计，各项尺寸数据均符合图样要求，该工装组装定位尺寸稳定可靠，满足X70型平车必备装备的生产条件。
该工装在X70型集装箱专用平车批量生产中得到很好的应用，自动对中装置配合球形支撑轮结构可快速实现对中定位调整，操作方便，减少辅助时间，效率明显提升。强结构减自重创新设计，强度高、质量轻，日常使用时，无变形，定位精度可靠。
激光定位十字线能够准确的对锁头、锁座定位，实现非接触式定位，工装吊入吊出时与工件不接触，减少工件与工装贴合造成定位块变形影响精度，经过验证定位精度可靠。
防错装形式创新改善，降低员工作业操作技能要求，现场应用直观、易懂，有效避免了锁闭装置反装错装，提升了组装准确性。
5 结束语
该工装可适用于市场上大多数平车锁闭装置组装，如X70、NX70及NX70A等车型，适用性广。
参考文献：
[1] 陈国强，李辉，余宁. 激光投影技术在装配连接中的应用[J]. 航空制造技术，2015（S2）：20-22.
[2] 李名望. 机床夹具设计实例教程[M]. 北京：化学工业出版社，2009.
[3] 李定坤，叶声华，任永杰，等. 机器人定位精度标定技术的研究[J]. 计量学报，2017（3）：224-227.
本文发表于《金属加工（冷加工）》2022年第9期第54~56页，作者：中车石家庄车辆有限公司 高颂庆，马龙飞，原标题：《铁路平车锁闭装置激光定位装置的设计与研制》。
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