轮胎硫化是轮胎成型的一个重要环节,硫化效果直接影响轮胎最终的机械性能及尺寸精度。直压硫化技术是利用金属内模鼓作为轮胎硫化机的中心机构来代替胶囊,并采用电加热的方式提供硫化所需的温度环境,从而进行轮胎硫化。本文围绕直压硫化技术,针对其中的金属内模鼓进行了相关的热设计分析和优化,主要工作和研究成果如下:（1）设计了金属内模鼓加热模块,并对加热模块的传热特性和加热方式进行了分析,发现板式电磁感应加热在金属内模鼓上的应用有一定的局限性,而缠绕式感应加热和纯电阻加热方式布置相对灵活,更适合金属内模鼓。通过COMSOL建立了金属内模鼓的有限元模型,分别研究了不同加热布局方式和不同比例关系的加热单元功率对温度均匀性的影响,结果表明加热板-加热棒式布局具有更好的加热效率及温度均匀性,并得出了针对布局的最佳功率比。（2）针对硫化金属内模机构进行了温度测量实验,并对该加热模块下的鼓瓦表面温度分布情况进行分析。通过温度-时间曲线,计算出相应的鼓瓦表面的轴向温差和周向温差,并与仿真结果做对比,验证有限元仿真结果的准确性,并从实验及接触热阻的角度分析了温差产生的原因。通过与胶囊硫化工艺对比,直压硫化工艺在温度均匀性和加热效率上更有优势。（3）通过对加热模块的结构进行优化,设计出热管-加热板耦合的加热装置,对耦合后的结构进行仿真分析,结果表明新结构有更好的温度均匀性;另外,设计并仿真分析了增设隔热板的结构,结果表明该结构方案有效地提高了金属内模鼓的加热效率,并降低了其余零部件（即不含鼓瓦）的温度。（4）设计了金属内模鼓的控制系统的控制电路及工作电路,分析了控制框架及控制逻辑。通关定值开关实验计算了控制系统的传热方程,进而推导出了控制系统的传递函数,并依托传递函数对控制系统进行了PID校正优化。另外,通过使用MATLAB中Simulink模块对优化前后的控制过程进行仿真,结果显示,（换一种表述形式）PID优化后的控制系统拥有更小的超调量和稳态误差。