挤出机是聚合物加工及成型主要的设备之一。螺杆是挤出机的主要工作部件，它与机筒相配合，完成橡胶混炼胶料从输送、

塑化到黏流泵出的过程。在挤出过程中，胶料经历了从固态到黏流态的转变，混炼胶流体呈现出复杂的黏弹性行为。显然，螺

杆几何结构设计合理与否，直接影响到挤出机的造价、挤出运作成本和产品质量。然而，由于螺杆的几何结构相当复杂，且牵

涉胶料的输运、动量传递和能量传递与耗散，要准确地描述混炼胶在机筒内的流场是十分困难的，尤其是多元混炼胶及其复合

材料。在此情况下，难以建立一个能全面反映挤出过程的挤出机螺杆优化设计的数学模型。即便能建立起理想的挤出机螺杆优

化设计的数学模型，由于影响因素繁杂，设计变量多，其求解也非常不易。

       所以，根据螺杆的功能及工作特点作适当的简化，建立优化设计数学模型，应较为符合实际和可行。冷喂料挤出和热喂料挤

出是常见橡胶挤出工艺，相应的挤出机螺杆结构及其设计也有所差异。本章中将分别论述其优化设计数学模型的建立(如基于单位

功耗最大产量的冷喂料挤出机螺杆优化设计数学模型和基于单位产量最小功耗的热喂料挤出机螺杆优化设计数学模型)，以及几何

参数的优化设计过程、方法及结果。