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4.6.2 冷却系统的设计与计算
1) 冷却系统的设计
1. 设计原则
为了提高冷却系统的效率和型腔表面温度的均匀，在冷却系统设计中应遵循如下原则：
① 冷却管道孔至型腔表面的距离应尽可能相等。
② 冷却水孔数量尽可能多，尺寸尽可能的大，开设较多的小孔，通入恒定温度的水，其温度分布均匀，其型腔表面温度变化不大；同样的型腔由于水道数量减少，尺寸减少，是型腔表面的冷却温度出现梯度，使冷却不均匀。
③ 注意水管的密封问题，以免漏水。
④ 浇口处应加强冷却。
⑤ 降低入水与出水的温度差。
⑥ 冷却通道内不应有存水和产生回流的部位，应避免过大的压力降.冷却通道直径的选择要易于加工和清理。一般孔径设计为6～12mm。
⑦ 冷却管道最好布置在包含模具型腔型芯的零件上，将冷却管道置于型腔或型芯之外的零部件上会使模具冷却不充分。
2. 冷却回路的布置
根据塑件形状及所需冷却温度分布要求以及浇口位置等，设计出不同的冷却回路。分为型芯冷却回路和型腔冷却回路，本设计为型腔冷却回路。
型腔冷却回路
最简单的直通式冷却回路，其方法是在型腔附近钻冷却水孔，用水管接头和塑料管将模内管道连接成单路或多路并行循环。这种回路结构简单、制造方便，但外连接太多，容易碰坏，因此，只用于较浅的矩形型腔；为避免外部设置接头，可在型腔外周钻直通水道，用塞子或挡板使冷却水沿指定方向流动，冷却水孔非进出口均用螺塞堵住。该回路适合各种较浅的，特别是圆形的型腔；对于镶嵌式型腔，可在其镶嵌界面开设环形冷却水沟槽。本课题的冷却回路如图所示：
图4.6.3（1）
2) 冷却系统的计算
塑料注射模具冷却系统的设计，不仅影响成型塑件的质量，还直接影响生产效率。
1. 冷却时间的计算
塑件在模具内的冷却时间，通常是指塑料熔体从充满型腔时起到可以开模取出塑件时为止这一段时问。可以开模取出塑件的时间，常以塑件已充分固化，且具有一定的强度和刚度为准。具体有两种标准及计算公式。
（1）塑件最厚部位断面中心层温度达到热变形温度以下时，所需冷却时间的简化计算公式为:
式中 ——塑件所需冷却时间(s)
——塑件壁厚(mm)
——塑件的热扩散率(m2/s)
——塑料熔体温度(℃)
——模具温度(℃)
——塑料的热变形温度(℃)
(2)塑件截面内平均温度达到规定的脱模温度时，所需冷却时间的简化计算公式为：
式中 ——塑件所需冷却时间(s)
——塑件脱模时截面内平均温度(℃)
2. 冷却参数的计算
（1）传热面积计算
如果忽略模具因空气对流、热辐射与注射机接触所散失的热量，假设塑料熔体在模内释放的热量，全部由冷却水带走，则模具冷却时所需冷却水的体积流量可按下式计算:
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