冷卻系統設計影響熔膠固化過程及塑料產品翹曲變形，并且冷卻時間占總周期時間70%-80%。因此，一個良好的冷卻系統，可以大幅縮短塑件成型時間，幫助增加生產效率及成品質量。更進一步來說，良好冷卻系統提供了均勻冷卻環境，能夠讓幫助塑件均勻收縮，減少翹曲溫度，并能確保熔膠能夠順利充滿模穴之中。

冷卻系統圖解

透過冷卻系統機制，塑件熱量持續地被冷卻液及空氣帶走，直到塑件溫度低于頂出溫度，就能讓塑件頂出。頂出后的塑件仍持續會被空氣溫度影響，直到與空氣溫度相同。剛開始前幾個周期，模溫會受到熔膠影響，讓模具溫度變化會較為劇烈，直到周期數目夠多之后，模溫會近似穩態變化，單一周期內變化幅度不超過攝氏5度甚至更少，因此，可以把模溫以周期時間平均，視為穩態溫度。然而，在模溫變化較為劇烈的特殊制程，例如變模溫制程，單一周期內有很大溫度變化振福，此時就不能把模溫視為穩態溫度，而必須要以瞬時方式觀察每一個時間變化。

典型的模溫變化周期

此外，當塑件冷卻到頂出階段時，其溫度應低于材料熱變形的溫度 (deflection temperature)，如此才可以避免變形的發生，否則，有可能因為脫模時的外力而發生殘留應力的釋放，或翹曲變形等嚴重的問題。

在現實中，模溫呈現穩態周期性變化，冷卻分析模塊可以周期平均方式仿真穩態溫度，也可以瞬時方式模擬模溫每一個時間變化。

典型模溫變化周期

Moldex3D/Shell-Cool主要應用Fast Finite Element(FFEM)作為主要冷卻計算架構，以2.5D薄殼模型為基礎再配合2.5D Hele-Shaw流動模型作為填充結果，透過幾何轉換對應3D網格以進行3D冷卻分析，相對于傳統邊界元素法(Boundary Element Method, BEM)，FFEM具有節省內存、計算快速準確、容易收斂…等優點。使用FFEM可以在數分鐘之內完成任何復雜模具的冷卻分析，而BEM法則容易出現計算不收斂、計算時間過長(通常需要數小時以上)、計算內存過大…等問題。

Moldex3D/Solid-Cool為真實三維實體模流分析技術，使用High Performance Finite Volume Method(HPFVM)作為數值解法，同時配合3D模型充填分析結果進行計算，針對真實3D模流冷卻分析提供一個高效率的算法。包含塑件、冷卻水管與模座，均為三維實體元素。Moldex3D/Solid-Cool另有Fast-Cool計算模塊可利用近似 Shell 模塊之水管元素，無需產生模座實體元素，此可大幅簡化幾何建模產生網格之負擔并提高求解效率，可適用于快速之水管設計評估驗證。

模具冷卻中用到的組件有許多種，在此介紹幾種基本組件。

模具冷卻系統

?一般水管

一般水管位于模座內部，用于維持模座溫度。

? 軟管

軟管被用于串接一般水管，預設為絕熱。

? 岐管

負責連接模溫機及模具水管，將一根分歧成多根水管，或者集中多根水管成為一根。

隔板與噴泉式水路

?隔板式水路

這種水路組件是在水管孔洞中，放入一個隔板，將圓形的孔洞隔成兩個半圓形水管。隔板式水路通常被用來冷卻塑件中心卻沒有足夠的空間鉆出U形水路。

?噴流式水路

類似隔板式水路，這種水路組件是在鉆出的圓孔中，在孔內再放入一根圓管，流體先流進圓管內，再從環形管流出。噴流式水路通常被用來冷卻塑件中心卻沒有足夠的空間鉆出U形水路。

? 模溫控制

模溫控制是透過冷卻液與模具之間熱量交換，藉由冷卻液流動強制使模具與冷卻液溫度相同，這熱傳現象可用以下數學式表示：

其中h_f 為熱對流系數，T_w 為冷卻液與模座交界面溫度，T_c 為冷卻液溫度，Nu 為紐賽爾數 (Nusselt number) ，d_o 為濕周長 (Wetted perimeter)，k 為熱傳導系數。

假設冷卻液流動為完全開展流，并且水管管壁為光滑表面。所需之紐賽爾數，可利用迪特司-鮑爾特方程式 (Dittus –Boelter equation) 換算[1]。

Nu = 0.023Re^4/5 Prⁿ

其中加熱時 n=0.4，冷卻時n=0.3，Re 為雷諾數 (Reynolds number)，Pr 為普朗特數 (Prandtl number)。