我国生物质能源比较丰富，有很大的利用空间。虽然我国的生物质成型设备发展速度较快，但存在高能耗、成型部件易磨损等问题。本文提出的外啮合柱塞式生物质成型机可以有效避免压辊、物料、环模体之间的摩擦，能较好的解决这类问题。　　本文利用SolidWorks motion模块绘制了成型柱塞销和环模成型孔的啮合轨迹，研究了外啮合柱塞式颗粒成型机的成型原理，建立了成型过程中物料受力模型。并利用轨迹分析了不同成型孔开口样式的环模体在工作时入料口的物料受力情况及流动方向。　　结合本文分析的工作阶段啮合轨迹搭建了单柱塞成型试验平台，用不同含水率的玉米秸秆、不同长径比的成型模具进行了试验，得出了结论:玉米秸秆含水率在11％左右，模具长径比为5，其成型质量较好，所得成型颗粒密度均值为0.97g/cm3，满足成型颗粒要求，在此条件下对应的成型压力为82.5MPa。　　本文结合理论分析和单柱塞成型试验平台的实验结果，对外啮合柱塞式颗粒成型机关键零部件进行了改进设计。利用ANSYS workbench对工作部件环模体和环模轴进行了有限元分析，结果表明，在极限工况下，环模体和环模轴都能满足强度要求。利用改进的样机进行了压缩试验，得出了外啮合柱塞式成型机的成型辊模孔设计原则，同时得到实验样机的比能耗为37.5kW·h/t。