眾所周知，決定產品最終質量好壞的是各種加工工藝。對于壓鑄件來說，壓鑄模的精度和溫度無疑將對壓鑄件的質量起著十分關鍵的作用。就壓鑄工藝來說，壓鑄件從熔融狀態注入壓鑄模到其冷卻凝固直至接近常溫開模取出，這一過程不容改變。那么，假如我們能采用某種設備來大大緩沖壓鑄模在其壓鑄過程中急劇的溫度變化，而在其壓鑄后的冷卻過程中又能適當加速其冷卻，這無疑對改善壓鑄件的產品質量，延長壓鑄模的使用壽命，提高壓鑄件的生產率極為有利。
　　研制這類設備的關鍵技術是：
　　(1)在高溫導熱油作用下保證各運動部件仍能正常工作；
　　(2)高溫條件下的密封問題。
　　下面首先從導熱油的工作要求出發，來分析系統的工作原理和總體結構布局以及關鍵部件高溫組合截止閥和調節閥的設計。
　1　多通道熱油溫控機的工作原理
　　1.1　導熱油的工作要求
　　導熱油必須滿足在足夠高的工作溫度條件下不變質(即化學穩定性好)，同時具有足夠高的熱效率。本系統選用的是一種國產的高溫導熱油，其最高工作溫度為315℃，說明書要求其正常工作的循環回路如圖1所示。這一循環回路的最大特點是回路中有一貯汽包。這是因為在導熱油的加熱過程中因脫水等原因會產生大量的汽泡，這些汽泡若留在回路中將會大大降低導熱油的工作壓力。在回路中設一貯汽包的目的就是使經過貯汽包口的導熱油中的汽泡冒入貯汽包中。鑒于此，凡是使用這種導熱油的用戶，在設計有關設備時均應考慮這一點，否則系統將無法正常工作。
　　1.2　總體結構設計
　　設備的工作原理如圖2所示，這實際上也就是設備的總體結構布局。計算機等控制系統的元器件位于設備的最上方，在控制系統與油箱之間設有隔熱材料并留有一定的空間，以保證控制系統不受設備下面回路中高溫的影響。
　　圖2所示總體結構布局的特點之一是：油箱位于整個循環系統的上面，這與通常油箱位于設備底部的常規設計是有所區別的。這主要是基于這樣的考慮：油箱置于上方除更利于泵的抽吸外，最重要的則是油箱起到了圖1所要求的貯汽包的作用，從而 避免再設計貯汽包，設備結構也趨于簡單。
　　特點之二是：加熱器置于油箱下方和油泵的上方(即油泵入口之前)，這也是與油泵入口直接接到油箱上的常規設計不同的。這主要是基于這樣的考慮：由于油箱和加熱器之間的油管短而粗(實際上加熱器出口與油泵之間的油管也是這樣，以便于油泵的抽吸)，這樣導熱油在加熱過程中產生的汽泡便可直接冒入油箱而不必進入循環系統，這更有利于系統的運行穩定。

　　圖1　導熱油的工作要求
　　特點之三是：調節系統中導熱油流向的調節閥位于系統的結束處，即通過調節閥開啟通向油箱的出口放出一部分熱油到油箱，來使油箱從加熱器的入口補充一部分冷油給加熱器。
　　圖2中的兩個截止閥的作用是：當系統管路未接上模具時，這兩個截止閥可防止導熱油從回路兩端流出。
　　1.3　工作原理
　　本文研制的為四通道的高溫熱油溫控機。每個通道均自成體系，可以分別對壓鑄模四處的模溫(往往要求不一樣)進行獨立控制。四個通道的工作原理是一樣的，只不過共用一個油箱，由一臺計算機控制而已。
　　圖2所示系統(一個通道)控制壓鑄模模溫的過程分兩種基本情況：
　　(1)壓鑄模尚未工作時：為了使壓鑄模在首次壓鑄時不至遭受太大的熱沖擊，有必要對壓鑄模進行預熱(如將壓鑄模預熱至80℃左右)。由此可見，在這種情況下，系統將主要是對壓鑄模加熱。這時導熱油主要在回路中反復循環，即：加熱器→油泵→壓鑄模→調節閥→加熱器。
　　由圖2不難看出，調節閥有兩個出口。在上述情況下，流向油箱的出口一般是關閉的。

　　圖2　溫控機工作原理圖
　　(2)壓鑄模已投入工作：在壓鑄過程中，壓鑄件是由熔融金屬液體注入壓鑄模，然后冷卻成型的。這樣，壓鑄模一方面在每次壓鑄時遭受嚴重的熱沖擊，另一方面在工作多次以后，整個壓鑄模的溫度將愈來愈高，嚴重時以致于往往要中斷生產，待壓鑄模自然冷卻(目前最多采用風扇冷卻)一段時間后再投入使用。這樣一方面影響了生產效率，另一方面模具的壽命也不高。為了改善這狀況，可利用圖2所示的溫控機去控制壓鑄模的模溫。這時，系統多處于對壓鑄模進行冷卻的狀態。導熱油的循環如下：油箱→加熱器→油泵→壓鑄模→調節閥→油箱
　　這時加熱器中的加熱棒已停止加熱，調節閥上通向加熱器入口的出口也將關閉，管路中的油主要是冷油。
　　當然，上述只是兩種極端情況，實際工作中的實時控制遠非這么簡單。在一般情況下，根據所測模溫及其控制要求，加熱器中的加熱棒并不全部停止工作，而是部分工作。而調節閥上二出口可能都打開一部分，從而使一部分熱油流向油箱，一部分熱油則保持在系統回路中循環，同時由油箱補充部分冷油。系統到底工作在哪種狀態下將完全取決于是壓鑄模模溫及其控制要求。
　　此外，在油箱中設置了冷卻管。這是因為油箱中的油溫在溫控機投入工作一段時間后將逐漸升高，為了能有效地給系統提供較低溫度(如不超過60℃)的導熱油，以使壓鑄模得以有效冷卻，這樣就有必要對油箱里的油溫進行控制，當超過一定溫度(如60℃)時，便用冷卻水進行冷卻。
　　系統的具體控制過程如下：
　　(1)通過熱電偶檢測油箱里的油溫來控制冷卻管中電磁閥的工作；
　　(2)通過熱電偶分別檢測加熱器中的油溫和壓鑄模的模溫來控制加熱器中加熱棒和調節閥的工作。 
　2　關鍵部件的設計
　　系統需設計的關鍵部件有油箱、加熱器、截止閥和調節閥。油箱和加熱器的設計涉及到熱計算，作者將以專文論述，這里著重介紹截止閥和調節閥的設計。這兩種閥的設計要求是：必須保證其在高溫條件下運轉靈活，工作可靠，密封良好。
　　2.1　組合截止閥的設計
　　為了結構緊湊，將圖2所示的兩個截止閥設計成組合形式，如圖3所示。為了保證高溫下截止閥的密封性，閥桿1和閥體8的閥孔設計成圓錐形，加工時二配合面需研磨。必須注意的是，圓錐角不能太小，否則將發生自鎖，導致閥桿無法轉動。為了加強密封，在閥孔的上下端面都采用了耐高溫的硅橡膠密封圈(2，6)，并分別用上下壓蓋(3，7)固定。在閥的出入口均設計成錐管螺紋，以保證連接的密封性。

　　圖3　高溫組合截止閥設計
　　1.閥桿　2.硅橡膠密封圈　3.壓蓋　4.內六角螺釘　5.壓蓋　6.硅橡膠密封圈　7.內六角螺釘　8.閥體
　　2.2　調節閥的設計
　　調節閥的工作要求是：兩個出口中，一個出口開啟多少，另一出口就應關閉多少。為此，在閥桿9上設計了一腰形槽孔，槽孔的長度剛好等于兩出口的中心距，而寬度則等于出入口的直徑，如圖4所示。為了保證閥桿只能相對閥體移動而不轉動，在閥桿的左端固定了一導向件11，導向件可在電機座上面的槽中來回移動。導向件的來回移動是通過與固定在電機軸上的螺桿的螺旋傳動來實現的。為了保證密封性，在閥桿的左端嵌入了數個耐高溫的硅橡膠密封圈，而在閥體的右端則用壓蓋15固定硅橡膠密封圈來密封。同樣，為了保證連接的密封性，閥的出入口均設計成錐管螺紋。此外，為了防止閥體高溫對步進電機1的影響，固定于電機軸上的螺桿和固定于閥桿左端的導向件均應采用耐高溫且導熱性差的聚四氟乙烯棒料；同時，電機與電機座，電機座與閥體之間應加隔熱材料石棉墊(3，6)。

　　圖4　高溫調節閥設計
    1.電機　2.螺釘　3.石棉墊　4.螺桿　5.電機座　6.石棉墊　7.螺釘　8.閥體　9.閥桿　10.緊定螺釘　11.導向件　12.螺釘　13.硅橡膠密封圈　14.螺釘　15.端蓋
　　3　結論
　　本文介紹的兩種高溫閥的設計，成功地應用于所研制的四通道高溫熱油溫控機。該溫控機的結構布局完全不同于常規設計，這主要是考慮到導熱油在高溫工作條件下的特殊要求。該設備應用于壓鑄工藝，可根據工藝要求，將模溫控制在較小的溫度變化范圍內；而在壓鑄模壓鑄后的冷卻過程中可適當加快其冷卻速度,從而大大緩沖了壓鑄模的熱沖擊,提高了壓鑄件的質量和壓鑄模的使用壽命以及壓鑄件的生產率。