生物质能源清洁、低碳、可再生,具有广阔的发展前景。中国作为农业大国,在发展生物质能源方面具有一定的基础与优势。生物质能源的开发与利用有多种方向,当前,生物质固体成型技术已成为其中一个主流发展方向。因此,本文对柱塞式压辊环模成型机成型模具的设计方法进行了完善,并对生物质成型机理做了进一步探究,为今后研究生物质固体成型技术提供一定的参考。本文在柱塞式压辊环模成型机成型模具运动分析的基础上,得到了压辊柱塞顶点相对于环模成型孔的运动轨迹曲线的数学模型,为探究环模成型孔的设计方法打下基础。根据数学模型建立了环模成型孔结构尺寸的最小值的设计方法,确定了成型孔入口锥角、入口半径rk和入口深度H的尺寸取值与柱塞长度h之间的关系。利用Matlab软件进行曲线拟合,得到了以柱塞长度为自变量,以上述成型孔结构尺寸为因变量的曲线拟合公式,并通过干涉验证图证明了设计方法是较为正确的。为进一步完善成型孔结构尺寸的设计方法,利用EDEM软件对柱塞式压辊环模成型机的成型过程进行了离散元仿真。通过比较离散元仿真结果和常温生物质成型实验结果,对离散元仿真模型的合理性进行了检验,进而根据离散元仿真模型探究成型孔入口锥角对成型过程的影响,得出了在成型模具不发生干涉的前提下,应尽量减小成型孔入口锥角的结论。为探究不同因素对成型品质的影响,以柠条粉为原料,以原料含水率、成型套筒长径比和原料粒度为实验因素,以松弛密度、抗跌碎性、抗渗水性和达到稳定成型时的挤压次数为评价指标,设计并实施了三因素五水平正交实验。通过对实验结果的极差分析和响应面分析,得出了实验因素对各评价指标的影响顺序,建立了实验因素与评价指标间的回归方程,分析了实验因素间的交互作用。以原料含水率、成型套筒长径比和原料粒度为变量进行了单因素实验,利用体视显微镜对成型块进行微观结构观察。观察结果表明,当原料含水率和成型套筒长径比取值居中,物料粒度较小时,制得的成型块品质较高,此时成型块的物料间多为破裂嵌合。此外,成型块的微观结合状态对其松弛密度、抗跌碎性和抗渗水性均存在一定的影响。利用柱塞式压辊环模成型机对正交实验分析结果进行了实际的生产应用,分析了实际应用结果与正交实验结果间存在偏差的原因,最终确定了最优成型参数组合为:含水率11%,长径比5.25,粒度80%,为今后柠条粉常温成型工艺提供一定的参考。