生物质固化成型设备在能源利用领域得到了广泛的应用，环模式秸秆压块机作为一种典型的生物质固化成型设备，具有生产效率高和投入少等优点。组合式环模是秸秆压块设备的关键零部件之一，容易产生磨损和疲劳断裂失效，严重影响了成型设备的使用寿命。本文在分析生物质固化成型机理的基础上，以延长环模寿命为目标，对环模的磨损特性、结构参数与疲劳特性等进行了研究，主要工作内容如下:　　(1)分析了生物质固化成型机理及致密成型的影响因素，建立了物料挤压过程的力学模型，重点讨论了环模模孔锥面压力与各参数的关系，然后根据固化成型机理和力学模型建立成型能耗模型。　　(2)针对组合式环模磨损严重的问题，开展环模磨损试验研究，研究模具的磨损机理和环模入料口的磨损情况，结果表明环模入料口处的磨损机理为高应力碾碎式三体磨料磨损。　　(3)根据磨粒磨损相关理论，建立单磨粒进入环模与压辊间隙的磨粒磨损模型，推导环模与压辊表面的线磨损率，并依据磨损模型提出减小磨损的具体措施。　　(4)对不同的环模锥角与模孔形状参数进行了数值模拟及结构优化，结果表明优化后的环模具有更好的结构性能。　　(5)针对单层环模结构的不足，提出双层环模出料孔结构，并对其进行结构优化和疲劳寿命分析，发现优化后的双层环模不仅能够提高成型产量，结构特性也得到提升。