注塑模具本质上也是一个传热单元。热塑料熔体被注入冷模腔后，在塑料和模具钢接触的那一秒就开始冷却，直到成型结束，产品从模具中顶出。对于热塑性塑料而言，与熔体相比，模具一般会保持在相对较低的温度，这足以使熔体降至塑料的顶出温度。所以模具的温度非常重要，因为它一方面控制着热传递速率，另一方面又决定了产品的品质。
我们在之前的文章中谈到过，注塑的一致性包含三个方面的内容，分别是：周期与周期之间的一致性、班次与班次之间的一致性和模穴与模穴之间的一致性。为了达到这个目标，一致的热传递效率是非常重要的。熔体和模具之间的热传递速率与两者之间的温差成正比。如果在整个成型过程中熔体和模具温度保持不变，则我们可以认为每次注塑期间的热传递速率是一致的。
熔融温度是通过在成型机上设置炮筒温度和螺杆带给塑料的剪切效应来达到的，通常情况下的会比较稳定。在实际的炮筒温度上设置警报，可以很容易地检测到熔体温度的变化和是否超差。也可以在模具内安装熔体温度传感器，以实时监测模内温度的变化情况。
保持恒定的模具温度比保持恒定的熔化温度更具挑战性，这也是模具设计的关键所在。模具的冷却回路设计必须有效。还必须考虑选择正确的冷却液。处理冷却的有效性之外，还需考虑冷却的均匀性和一致性。
冷却通道的数量
在注塑成型过程中，熔体各部分与模具钢之间的均匀传热将使整个零件的熔体温度均匀降低。这会让整个产品的收缩保持一致，消除成型零件的翘曲和内应力。最理想的目标是在模腔中的每个点都有一个恒定的模具钢温度，这意味着冷却液需要均匀包裹整个模腔。当然，这是不可能实现的，因此必须在零件周围放置最大数量的冷却管路。这项任务并不简单，因为随着冷却管线数量的增加，损坏模具和削弱模具钢强度的风险也随之增加。塑料是在很高的压力下注入模腔的，因此模具钢需要能够承受这些压力的足够的强度。
其它模具部件，如顶针等的存在也会对冷却管路的排布造成影响。一般来说，部件之间的相互干涉是常见的问题。冷却管线太少会导致传热不足，造成产品的冷却不一致。随着时间的推移，模具的整体温度也会升高，从而改变模具整体的传热速率，最终影响零件的质量。所以，冷却管路的设计目标始终是在模具完整性和冷却性能之间找到一个平衡点。
另一个因素是冷却水路的总长度，包括连接到模具温度单元的软管。较长的冷却管路会带来更高的压降，其结果会降低实际的流量，从而降低热传递效率。由于每个零件的表面积、厚度、模具中的位置等都各不同，因此没有简单的公式来计算或估计所需的冷却管线数量。计算机辅助程序（CAE）可帮助我们预测成型过程中的模具和零件温度。在可能的情况下，这些可作为相关的参考来帮助我们设定成型参数。随着3D打印的随形水路价格的持续下降，其在注塑模具中的应用也越来越多，具体可以参考《3D打印在注塑模具上的应用一文》。
冷却剂的雷诺系数
雷诺准数，是用以判别粘性流体流动状态的一个无因次数群。年英国人雷诺(O.Reynolds)观察了流体在圆管内的流动，首先指出，流体的流动形态除了与流速(ω)有关外，还与管径(d)、流体的粘度(μ)、流体的密度(ρ)这3个因素有关。湍流是流体的一种流动状态。当流速很小时，流体分层流动，互不混合，称为层流，也称为稳流或片流；逐渐增加流速，流体的流线开始出现波浪状的摆动，摆动的频率及振幅随流速的增加而增加，此种流况称为过渡流；当流速增加到很大时，流线不再清楚可辨，流场中有许多小漩涡，层流被破坏，相邻流层间不但有滑动，还有混合,形成湍流，又称为乱流、扰流或紊流。一般认为，对于注塑应用来说雷诺数大于的情况之下，可以达到湍流的状态，即：
图1雷诺系数公司
在层流状态中，冷却剂分层流动。当它通过模具并开始从型腔吸收热量时，靠近模具钢的冷却液层的温度升高。由于热传递速率与钢和冷却液之间的温度差成正比，冷却液层的温度升高会导致热传递速率下降。热传递率的变化会导致零件质量的变化，并影响产品品质的一致性。在湍流中，冷却液分子不分层移动，而是在流动通道中不断地混合，吸收模具钢中的热量，并在冷却液中均匀分布。这有助于冷却液维持温度，因此热传递速率会保持不变。图1显示了层流和湍流的区别。即使在湍流条件下，水也可以慢慢地开始加热，这表明有更多的热量要传递。在这种情况下，需要增加水管线的直径或数量。根据图1中的雷诺系数公式，如果冷却水管的直径增加，冷却液的流量也必须增加才能维持整个雷诺系数，保证冷却液处于湍流状态。
图2层流和湍流状态差别
冷却液的种类
冷却液的选择也是对整个冷却效果至关重要的。水和油是常见的冷却液。水最为便宜，也最容易使用，可以很容易地实现湍流，因此也是应用最广泛冷却剂。如果在水中添加了添加剂（如乙二醇），则必须考虑添加剂的热传递和流量计算类型。水作为冷却剂的缺点是只能在接近沸点的95°C的温度下使用。
对于高于95°C的应用场合，经常会使用油。许多高性能材料，如聚酰亚胺，需要模具温度在°C左右。在这种情况下，是显然是无法使用的，必须使用油才能达到这么高的温度。使用油作为冷却液的最大缺点是油很难实现湍流，这将会使得热传递更加困难。
冷却管路的串联方式
当模具中的水管线数量增加时，水歧管上可能没有足够的出口分别连接各个水管线。在这种情况下，通过模具的一些水回路是通过一条单独的水管线循环或连接在一起供应的。这种安排有两种，如图3所示，各有其优缺点。重要的因素是要确保管线中有湍流。
图3冷却管路的串联方式
并联冷却管路的压力降较小，使冷却液能以较高的速度流动，因此对通过它们的冷却液的层流流动造成的风险较小。但是，流经管路的流量可能不均匀。由于冷却液的阻力较小，因此任何阻塞或堵塞冷却通道都可能使得最终无法获得足够的冷却液流量。如果每条管线上没有安装流量计，就很难监察到这一点。在管路串联布置的情况下，可以很容易地定位水管中的任何阻塞或堵塞；只需要在总管路中安装一个流量计就可以了。如果冷却管线的总长度太长，串联的水管线相对来说会出现更大的压力下降，不利于冷却的热传递效应。