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随着我国橡胶工业的加速发展，橡胶机械的设计也在不断推陈出新。密炼机作为橡胶加工业中的最主要加工设备之一，其构型及混炼理论历来是橡胶业研究的核心重点。而对于决定橡胶混炼过程优劣的机台几何构型参数，更是橡胶加工研究热点。现有的各种混炼理论，大部分应用简化的理论模型对混炼理论进行了大量的深入研究，尤其对转子的构型，基本沿袭了Bolen、Colwell的模型，将转子原有的工作曲面简化为平面，这种简化使得模型理论能够方便的运用于转子棱峰与密炼室壁之间的物料混炼情况分析，但是由于简化中将转子的曲面等同于平面，转子各种几何参数无法在模型中得到充分的体现，导致模型计算值与实际测量值之间的误差较大；同时研究发现，以往的理论模型在工艺条件中考虑的胶料粘度，常常将其固定为某一特定的表观值，缺乏在加工过程中胶料受加工切速率、压力及温度等外界条件影响下，产生的粘度连续变化对混炼过程的影响，因而较大程度的影响了混炼理论模型在生产实际中的应用。
针对上述问题，本论文对相切型密炼机混炼理论模型构建进行了深入的研究，在前人的研究基础上，首先运用几何解析法，建立了椭圆形转子横截面数学模型，提高了转子构型的与实际情况的吻合程度。继而，本文在考虑了影响橡胶混炼的转速、温度、压力等各种工艺参数的基础上，在胶料处于螺棱剪切的区域引入了单元分析法的数学解析方法，同时在模型当中引入应变速率第二张量不变量替代剪切速率，建立了新的密炼机混炼模型，得出了描述胶料在转子棱面与密炼室内壁间等螺棱剪切区域混炼过程的粘度分布公式、压力梯度公式、速度场分布公式、单元体流量公式、压力场分布公式以及混炼功率公式。还首次根据胶料粘弹特性和混炼过程压力梯度分布特征提出了剥离点和转换点的概念，并根据理论分析出转子混合区和剪切区的区间范围；在混合区内胶料翻滚流动，有利于胶料分布；在剪切区内压力梯度大，剪切强，有利于胶料的分散。并计算出从混合区域变到剪切区域的压力梯度和切速率的渐变过程，这种压力和切速率的渐变过程决定了胶料的翻滚及剪切的强度，因此该区间范围和渐变过程决定了胶料的混合分布和剪切分散的比例和强弱。从而建立了转子构型和剪切效果的混炼过程理论模型。
同时，本文还根据实验数据对功率公式进行修正，引入胶料填充系数λ对功率的影响，得出混炼功率的修正公式，在与实验数据对比后，相对误差不超过5％，符合实际机台的设计与计算，为全面分析密炼机混炼过程建立了更为完整准确的混炼理论公式。