在單螺桿塑料擠出機中，正確的螺桿尺寸是影響擠出產品的質量和成本的一個非常重要的因素。設計過程中對其進行一些必要的假定和簡化是可行的，大多數的設備制造企業在設計具有某種特定用途的擠出機時，一般都會有一定的技術竅門，并通過對新的設計方法的研究而得以進一步的發展。
　　
　　螺桿設計的目標是定義螺桿適當的幾何形狀、給定產量所需的螺桿轉速、所需的加熱能力。特定的設計一般都是擠出機、模頭和材料三者的結合。即使不考慮高產，我們在設計過程中也要考慮zui低損耗、高質量的混合均勻性和較低的能耗。
　　
　　混煉元件是用來使材料混合均勻、破碎固體床、熔融殘余顆粒和保證*混合的。根據特定的要求，螺桿的設計是要選擇適合于破碎材料或施加剪切應力的螺桿。若給混合質量定義一個統一的標準是很困難的。一般來說，對混煉段的入口和出口溫度分布的比較，可以作為熱混合影響的一個度量。如果再加上表面積、混煉段的每*束的剪切力或變形，我們可以獲得度量混煉元件的機械分散能力或破碎效率的方法。各種不同的材料和加工過程導致我們要設計各種不同的可能的幾何形狀的螺桿。由于對產品多樣性對設備安裝的要求，越來越多的使用一種能夠對多種原料進行均勻的混合和高質量的加工的螺桿，然而，這樣為了特定的目的而設計的螺桿并沒有發揮出其潛在的高產量和高質量。
　　
　　1、材料的特性對加工過程的影響
　　
　　在擠出加工過程中，加工的材料的特性對加工過程有重要的影響。材料的加熱和熔融很大程度上是由壓力、體積、溫度以及材料的熱屬性決定的。在輸送段，顆粒在機筒內壁和螺桿之間摩擦，這種摩擦影響輸送特征和過渡段的行為。這主要依賴于以下的一些因素：
　　
　　{C}<!--[if!supportLists]-->（1）<!--[endif]-->局部壓力
　　
　　{C}<!--[if!supportLists]-->（2）<!--[endif]-->溫度
　　
　　{C}<!--[if!supportLists]-->（3）<!--[endif]-->速度
　　
　　{C}（4）摩擦副
　　
　　摩擦副是由螺桿與顆粒或顆粒與機筒之間構成的。與機筒內壁有較高的摩擦系數和與螺桿螺槽根部有較低的摩擦系數都有有利于產量的影響。研究中發現，即使顆粒形狀的微小區別都會對輸送行為產生重要的影響。
　　
　　依賴于剪切速率和溫度的流變學特性除了對輸送部分有影響外，還影響擠出加工的其它部分在過渡段和均化段，固體相和熔融相的同時存在給加工過程的研究增加了很大的困難。
　　
　　2、開槽機筒和屏障螺桿
　　
　　目前，對于傳統的三區域螺桿的幾何形狀的設計有多種變化形式，開槽機筒和屏障螺桿就是其中的兩個例子。對于開槽機筒之間的摩擦，可以產生線性輸送特性，這意味著在zui大限度范圍內，熔體流量不依賴于口模的壓力而依賴于擠出機的擠出速度（熔體流量與擠出機的擠出速度幾乎成線性關系）。開槽機筒擠出機的缺點就是能量消耗比較大和對材料所施以的剪切應力較大。為了提高顆粒的熔融速率，可以使用屏障螺桿，這樣所有的流量必須通過屏障螺桿的屏障間隙來實現，屏障螺桿是把雙棱螺桿分為固體槽部分和熔融槽部分。在屏障間隙處，熔融部分和沒有熔融部分都受到很高的剪切作用，在屏障間隙的分散可以保證*的熔融。屏障螺桿和開槽機筒擠出機由于其高產量和高質量的性能，單螺桿擠出機的應用在很大范圍內已經被帶有屏障螺桿和開槽機筒的擠出機所取代。
　　
　　3、單螺桿擠出機的計算方法
　　
　　在設計擠出機螺桿的時候有多種方法，設計參數可以通過近似方程來確定，對幾何形狀簡單的螺桿在忽略許多影響因素的情況下才是可能的，但這樣獲得的設計參數不適合用來估計現代螺桿的擠出過程。
　　
　　另外一種方法是模型理論，在實驗中確定的一些條件可以被運用于批量生產的擠出機上，然而這具有相當的限制，需要復雜的、實驗室規模實驗。更為重要的是，實驗室模型和生產用的機器的尺寸比率也不一定很大。用模擬的方法我們可以增加要考慮參數的數目。通過模擬我們可以獲得一些重要的有關材料的關鍵性數據。
　　
　　由于材料和邊界條件的建模困難，使得用標準有限元程序來模擬輸送段、過渡段和均化段是非常復雜的。擠出機的各個部分都可以用標準的有限元來模擬，涉及到幾何建模、邊界條件和材料屬性方面的工作量是很大的。這意味著，因為成本的原因，標準有限元在螺桿的設計中可以運用的程度是有限的。一種新的方法是邊界元素法，此種方法簡化網格劃分、縮短計算時間，它也能夠預測流動速率，剪切應力，流線和全部幾何模擬上的壓力分布。用邊界元素法的計算是在等溫的條件下進行的。zui近已經被證明能成功的對混煉段中的材料混合進行模擬。
　　
　　對模擬的結果的正確分析很重要的，因為程序的計算數據只是定性上正確，但就定量而言，并不總是足夠。特別是，其結果的度取決于現有材料數據的精度。另一個對結果準確性有影響的因素在于一開始模擬程序是否能考慮影響模擬螺桿的所有相關因素。模擬和分析螺桿的困難使得大多數生產企業仍然使用他們自己的近似計算，輔以實驗嘗試和程序模擬。現實中的螺桿設計仍基于設計人員的經驗，模擬程序允許工程師在較短時間內檢查各種幾何形狀和加工參數。這意味，在現代擠出機行業的創造中，他們的確起了重要的作用。將來，更復雜的模擬程序將能夠繪制大量而且的參數。在單螺桿擠出機的開發中，模擬加工將繼續扮演一個比較重要的角色。
　　
　　4、單螺桿擠出機的發展方向
　　
　　隨著螺桿、機筒材料性能的提升，加工質量的優化，在單螺桿擠出機的設計中，小直徑螺桿通過加長長徑比的屏障加混煉設計，提高螺桿轉速，再配備優化的開槽機筒設計，就能實現高產量、高質量和較低的能耗。所以超長長徑比的小直徑單螺桿擠出機是未來的發展方向之一。
　　
　　大口徑塑料管道，近幾年發展迅猛，特別是大口徑高密度聚乙烯管材，外徑將達到Φ2000～Φ2500mm,壁厚將達到100mm以上，單位米重達到600kg以上。為了適應這種變化，高密度聚乙烯產量達到1500kg/h～2000kg/h,甚至超過2000kg/h的單螺桿擠出機將得到廣泛的應用。
　　
　　鑒于成本和能耗的因素，螺桿直徑超過150mm的單螺桿擠出機也將逐步淡出市場，取而代之的將是更加優化和設計的小直徑螺桿、機筒組合元件。
　　
　　在加工不同的原料過程中，一般需要不同結構的螺桿。隨著人工成本的不斷提高，更換螺桿需要更多的成本，所以使用一種能夠對多種原料進行均勻的混合和高質量的加工的螺桿尤為重要，這也是單螺桿擠出機未來的發展方向之一。