摘 要：随着我国各大城市轨道交通的地铁进程的加快，轴承作为关键部件之一也进入了国产化的步伐，保持架作为轴承的重要组成部分，其性能的好坏关系着轴承的使用寿命，保持架与轴承金属部件的匹配性直接影响轴承性能，研制性能良好的保持架对于提升轴承产品的整体安全可靠性具有重要的意义，是轴承国产化研究的重要组成部分。研发出适合中国轨道交通运行工况的保持架，提高整体国产化产品的运行可靠性，这里只介绍一种双列圆锥滚子轴承保持架的工艺设计研发。
关键词：保持架设计；模具设计；工艺方案；性能评价
1 保持架设计
保持架结构设计：
我国轨道交通轴承主要有双列圆柱滚子轴承和双列圆锥滚子轴承两类，这里主要介绍一种双列圆锥滚子轴承保持架（以下简称保持架）的保持架为圆锥型框架结构，圆周上由一定数量的窗孔等分。窗孔大小端圆角处增加油槽设计。保持架结构示意图见图1。
2 保持架材料选择
根据轨道交通轴承对保持架性能要求较高等特点，依据EN12080标准，选取玻璃纤维增强聚酰胺66为材料，且确定材料外观及性能要求
3 保持架模具设计
保持架生产采用注塑工艺，根据保持架结构及初选的两种原材料进行了保持架注塑模具设计工作，主要从浇注系统、CAE分析、冷却系统、排气系统等方面进行了全面的设计。
3.1 浇注系统
由于保持架为圆锥框型结构，窗孔等分，故模具采用与窗孔等数量的浇口（见图2），可以保证每个浇口的流长比一致，熔料前端流动平衡，从而使产品收缩变形一致。主流道为单点热流道，采用潜伏式浇口设计，经过计算，浇口尺寸为2.5×2mm。流道的尺寸为5×4mm。
3.2 CAE分析
确定保持架初选的原材料和浇口、流道尺寸，通过MOLDFLOW针对保持架进行了CAE分析，初步设定的浇口数量大小和流道尺寸比较合理，从图3和图4可以看出，熔体流动比较平衡，V-P切换压力较为合理；在熔料经过浇口收到剪切热的影响下，整个填充过程中熔体温度比设定的高5℃左右，在材料的加工温度范围内（图5），而且熔体流动的前端与末端温度相差很小，有利于成型产品的精度控制；从整个产品的玻纤分布和取向来看，在产品窗梁的圆角等应力集中的位置玻纤没有交叉的现象，能保障产品的机械性能；可以确定在此方案下产品熔接线的位置，有利于对模具进行针对性的排气设计；关于产品整体收缩变形方面，我们选取了一根窗梁进行收缩变形的测量，整根窗梁的变形基本一致。
3.3 冷却系统和排气系统
结合CAE分析结果，保持架模具冷却系统的设计原则是保证保持架冷却均匀，采用螺旋水道设计，保证型腔、型芯水道距离产品的距离一致。排气系统采用圆周全方向排气与溢料结合的方案，在各分型面处开设全周长排气，在熔接线处开设溢料排气结构。提高产品的外观质量及机械性能。
4 保持架工艺方案
4.1 保持架生产工艺方法
保持架采用玻璃纤维增强聚酰胺66注塑工艺成型，制造中应使用原始材料，禁止使用回收材料。成型后进行调湿增韧处理。生产工艺流程为：
4.2 保持架主要生产检测设备
为了保证保持架的精度及生产过程的稳定性，采用先进的注塑机、模温机、机械手等主要设备进行保持架试制工作，注塑过程实现自动化生产。在原料和产品检测方面，需配备先进的冲击试验机、电子万能试验机、电液伺服材料试验机、偏光显微镜、水分测量仪、傅立叶变换红外光谱仪、三坐标测量机、投影仪、粗糙度轮廓仪、强制对流精密烘箱、分析天平、智能箱式高温炉、强制换气式老化试验箱、电子天平+密度组件、差示扫描量热仪、马弗炉、水分测量仪、数显卡尺和轴承专用检具等检测设备。
4.3 保持架生产工艺参数
保持架注塑工艺参数主要包含温度、压力、速度、时间、位置（等关键参数，每一个参数设定的合理性决定了产品的精度及稳定性。
经过试模调整，形成了一套保持架的工艺参数（表1），当然，在不同机型上参数会略有不同。
5 保持架性能评价
根据产品图样要求及原材料特性，经过CAE分析进行了合理的模具设计，再通过逐项优化过的工艺参数，严格按照工艺要求试制后的保持架，根据保持架图样进行原材料、尺寸、机械性能、内部质量、疲劳性能和耐老化方面进行全方位的检测。
6 总结
保持架工艺实现的难点主要是如何保证保持架的尺寸精度、保持架的机械性能强度和保持架生产过程的稳定性。
保持架尺寸精度方面：通过CAE分析优化模具设计、合理的注射工艺条件设置和全自动三坐标测量检验等从保持架实现初期到成型后的尺寸检测等方面保证了产品精度。
保持架机械强度方面：通过对模具排气优化、溢料位置的确定、原材料注塑加工温度的控制等方面提高了保持架的机械强度。
保持架生产过程的稳定性方面：保持架采用全自动化生产，无论是过程控制还是质量控制均能保證保持架生产过程的温度性。
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