汽车行业的蓬勃发展对轮胎有着巨大的需求量,而胎面和胎侧作为轮胎的重要组成部分,保证其在挤出过程中的质量至关重要。挤出机在进行胎面或胎侧的挤出时,胶料需经过圆形入口、长方形出口的流道,保证胶料在流道出口宽度方向上的速度均匀性是流道设计的关键之一。企业常采用“试差法”制造流道,缺点是生产周期长、成品率低、成本高。随着计算机技术的发展,运用数值模拟方法进行聚合物熔体分析和流道优化设计越来越广泛。论文结合企业需求开展研究,采用经验设计与数值模拟相结合的方法,以挤出机机头流道出口横向速度均匀性为设计原则,建立橡胶在机头流道内的数学模型,运用Fluent分析胶料在流道中的流动特性,并对流道结构进行了优化设计。根据流道入口、出口的形状并结合流体力学对流道进行了初步设计。建立橡胶在流道内流动的数学模型,运用Fluent进行了数值模拟,结果表明仅阻尼块上部有阻流作用的流道结构不能达到出口横向速度均匀性的要求。对初步设计的流道进行结构改进及数值模拟,改进前后的模拟对比表明,阻尼块上下部分都有阻流作用的流道结构能达到较好的分流效果,因此流道设计时需综合考虑阻尼块上下部分的阻流作用。对不同流道结构的流道内胶料的流动特性进行数值模拟,得到阻尼块上部、中部、下部参数改变对流道内速度场、压力场、剪切应力场及出口速度的影响。在对出口速度的影响上:阻尼块上部角度影响流道出口中间的速度大小,角度增大,出口中间速度减小;阻尼块中部厚度影响流道出口整体的速度大小,厚度减小,出口中间速度增大,两端速度减小;阻尼块下部角度影响流道出口整体的速度大小、速度分布宽度和中间段与两端交界处的均匀性,角度增大,出口中间速度减小、两端速度增大,速度分布变宽,但中间段与两端交界处速度骤降,整体速度均匀性变差。根据流道结构改变对出口速度的影响规律优化了流道结构:阻尼块参数为A=12°,B=0.025m,C=35°,模拟的平均速度偏差为1.28%。对不同生产条件下流道内胶料的流动特性进行了数值模拟,得到温度、入口压力、胶料黏度改变对流道内速度场、压力场、剪切应力场及出口速度的影响。在对出口速度的影响上:温度变化对出口速度变化规律无影响,入口压力增大会造成流道出口中间段速度大于两端,胶料黏度的降低也会造成流道出口中间段速度大于两端。按优化的流道结构进行实验,测量挤出胶板厚度的均匀性,结果表明胶板厚度均匀性的误差(1.31%)在合理范围(5%)内,流道设计满足要求。根据流道结构和生产条件变化对橡胶在流道内流动的影响规律,对产生误差的原因进行分析,结果认为分析模型的简化、流道制造的误差以及挤出时入口压力和胶料黏度的变化可能是造成误差的原因。