单螺杆挤出机是生产塑料制品的主要设备,而螺杆作为其核心部件,它的设计好坏将直接关系到整台机器的性能。由于科学技术的进步以及人们生活档次的提升,对塑料成品的要求越来越高,导致螺杆的设计日新月异。因此,针对挤塑机螺杆这一核心部件进行参数化设计,可大大提高螺杆的设计速度,此外对参数化建立的螺杆进行结构优化可以设计出更合理,更优秀的螺杆以提高挤塑机节能和效率。针对螺杆多变的构型,采取传统的设计方式,十分麻烦。因此,本文针对这一现象,根据各结构参数间的关系以及相关理论,借助三维造型软件Pro/E,建立了LDPE材料专用挤塑机螺杆的参数化三维模型。为提升优化开发速度,对该螺杆参数化模型的设计过程完成了二次开发。开发过程主要是借助Pro/E软件包中的工具Pro/Toolkit,然后在VS2008工作平台下,按照螺杆的参数化模型提取的关键结构参数,使用计算机C++语言编写用户应用程序。在Pro/E中开发了一个主菜单,并根据螺杆的关键结构参数设计了界面友好的UI对话框,用户直接点击菜单就可以调用参数修改对话框,根据需要更改参数,然后模型重建,极大的提高了设计人员的工作效率,节省设计人员的时间。利用前面开发的应用程序,建立了一具体的LDPE专用挤塑机螺杆的三维模型,针对该机型塑化程度不够高、挤出不稳定的现象,对其螺杆结构完成了优化开发。首先对计量段中熔体的流动进行了数值建模,分析了熔体在螺槽中的流动状态,包括速度、压力、质量流率等,并建立了该机型常用挤出材料LDPE的本构方程,然后根据实验测得的加工工艺条件,利用Polyflow软件对熔体在该段的流动情况进行了模拟,分析验证了建立的模型是符合实际加工过程的。再以此模型为基础,根据理论分析得到的对挤出质量和挤出产量有较大影响的四个结构参数:槽深、计量段长度、螺距、螺棱宽,并根据经验确定了每个参数的三个不同水平值。采用正交表来安排实验,对熔体在计量段的流动过程进行模拟仿真。根据压力梯度、剪切速率、单位功耗、挤出平均温度等指标对九组实验进行极差分析;根据实验数据绘制了单个参数对评价指标的影响曲线图,分析了各参数对这些指标的影响趋势;综合极差分析表,获得了一组最优的计量段结构参数。并利用实验优化后的工艺参数对优化后的螺杆结构进行了仿真模拟。对比分析了两组不同的工艺参数下的挤出效果,得出了较为适合该结构参数的工艺参数组合。