在塑料挤出成型技术中，模头设计是一个重要环节。挤出模头设计的好坏影响着制品质量和生产效率等，因而研究挤出模头的优化设计就显得尤为重要。对塑料熔体在模头内的流动情况进行数值分析并进行计算机模拟，可以获得挤出模结构参数以及挤出工艺条件与挤出结果之间的规律性关系。所以，对塑料挤出过程进行数值分析以揭示挤出流动规律，并利用其分析结果的反馈信息用于挤出模头的优化设计，就有着重要的理论意义和实用价值。 本文首先在分析挤出模三维参数化建模方法的不足和实际应用中存在问题的基础上，提出一种基于功能划分的面向优化目标的流线型挤出模参数化建模方法。该方法采用射线法与比例间隔法相结合的方法确定入口圆周上的型值点位置，以三次多项式曲线为模腔曲面型曲线，基于对挤出流动影响的功能划分，实现了面向CAE的参数化的模型快速构建。 其次，采用有限元数值分析方法，深入系统地分析了挤出模结构参数如分流角、压缩角、压缩比和平直段长度等对挤出流动的影响规律，并考虑了异型材截面形状分布和尺寸分布对模具结构和挤出流动均匀性的影响。对工程实践中采用的一些调节流动平衡性的模具结构如阻流筋结构和分隔板单独供料结构等进行了定量分析和数值模拟，针对分隔板等功能块结构的有限元建模困难问题，根据这些结构的几何特点和挤出流动有限元分析的边界条件，提出了用约束替代或载荷替代来虚拟设置这些功能块结构几何特征的方法。以分隔板为例详细分析了该方法的具体实施过程，其分析结果与采用真实分隔板结构时的分析结果进行了对比，两者的均匀性指数基本一致。 最后，在系统分析模具结构参数对挤出流动影响规律的基础上，对于型材主体框架的流道设计，依据聚合物流变学理论，以罚有限元法为数值分析工具，引入最优化设计理论，提出了一种有限元数值分析和最优化设计理论相结合的挤出模优化设计方法。该方法在对挤出模具流道结构进行功能划分的基础上，以建立流道的三维参数化模型为前提，基于三维有限元数值分析结果，引入最优化设计理论，以模具各功能段主要结构参数为设计变量(可以包括材料物性参数和挤出工艺参数)，流道最大流量(最大生产率)或流道最大压力降为约束变量(状态变量)，模头出口处型材截面上各个子区域平均流速的均方差为优化目标函数，建立优化数学模型。根据不同的工程要求，改变研究对象的几何区域。根据研究目的的不同，采用不同的优化工具，最终达到研究塑料熔体在模头内的流动规律和优化模头流道结构参数使流动平衡的目的。该方法以挤出流动平衡为目标，同时考虑最小横向流动(cross flow minimization)原则，把有限元分析和最优化设计理论相结合，既考虑挤出流动的平衡性，又注重模具结构对最小横向流动的影响，具有较强的适应性和实用性。