作為聚合物加工成型主要設備之一的SJ單螺桿擠出機組，在聚合物加工行業(yè)得到越來越廣泛的應用，而且在其他行業(yè)也將得到更多的應用。標志SJ單螺桿擠出機組工作性能的主要技術參數有：螺桿直徑、螺桿的長徑比、螺桿的轉速范圍、拖動主螺桿的電動機功率、機械的生產能力、機筒的加熱功率和分段數、機器的中心高度和外形尺寸等，這些參數是衡量和選用擠出機的主要依據，也是設計螺桿擠出機首先需確定的技術參數。根據SJ單螺桿擠出機組中的三種物理狀態(tài)的變化過程，以及對螺桿各部位的工作要求，通常將螺桿擠出機的螺桿分為加料段、熔融段和計量段。由于螺桿的幾何結構非常復雜，所以難以建立一個能全面反映螺桿擠出機優(yōu)化設計的數學模型。即便能建立起理想的螺桿擠出機優(yōu)化設計的數學模型，由于影響因素復雜，設計變量多，其求解也非常困難，所以按螺桿的功能段建模并進行優(yōu)化設計，較為符合實際要求。
目前，常用的螺桿擠出機優(yōu)化設計方法有：解析法、圖解法和計算機模擬仿真法。根據擠出過程的現(xiàn)象建立物理模型，根據物理模型建立數學模型，采用Pro/E、ANSYS、Polyflow、Matlab等軟件編寫優(yōu)化設計程序，將程序輸入計算機并通過改變優(yōu)化目標的取值進行優(yōu)化計算，通過對計算機輸出的優(yōu)化結果進行分析和驗證，得出擠出機優(yōu)化設計的參數。
對于解析式的數學模型，除了取決于預定的優(yōu)化目標以外，還在相當程度上依賴于對部件的工作情況及理論的認識。一個設計方案可用一組基本參數的數值來表示。其中，需要優(yōu)選的獨立參數稱之為設計變量。由于擠出機螺桿直徑、長徑比、螺紋升角和螺桿槽深等參數直接關系到螺桿的承載能力、生產能力、動力消耗、擠出物質量，以及螺桿的機加工性等，故通常選擇為設計變量。螺桿擠出機優(yōu)化設計的特點是：設計變量多；多目標與單目標優(yōu)化設計并存；數學模型的多維性和非線性；設計變量中多種量綱并存。
SJ單螺桿擠出機組通過數值模擬和實驗分析，得到如下結論：（1）三角槽形狀是影響混煉元件流場混煉效果的主要因素。在所研究的4種三角槽屏障混煉元件中，等腰反向三角槽屏障混煉元件流場的zui高壓力、剪切棱兩側的zui大壓差及高剪切區(qū)比例均高于其他結構混煉元件，流場的溫升更高，剪切棱對物料的破碎和磨蝕作用zui強，共混物中CaCO3顆粒的平均粒徑zui小，材料拉伸力學性能；（2）剪切棱寬度和剪切棱徑向間隙也對混煉元件流場的混煉效果有重要影響。其中剪切棱寬度為5mm、剪切棱徑向間隙為2mm的三角槽屏障混煉元件對物料的剪切作用和分散混合作用，共混物中CaCO3顆粒的平均粒徑zui小，材料拉伸力學性能；（3）適當提高螺桿轉速可有效減小共混物中CaCO3顆粒的平均粒徑，提高混煉元件的總體混煉效果。