我国农作物秸秆年产量约为7亿t左右，列世界之首。在非常规饲料中，农作物秸秆起着相当重要的作用。其中玉米秸秆以面积和产量利用潜力最大。然而，由于其质地粗硬，粗纤维含量高，直接作为反刍动物的粗饲料时，其粗蛋白含量低，适口性差，限制了它的应用。目前，我国农作物秸秆用于饲料部分远不足10％。大量的秸秆被用作燃料直接焚烧或还田，造成环境污染。因此研究适合我国国情的饲料化处理方法，开发高效优质的饲料化处理设备，不仅关系到我国资源的合理利用，畜牧业的发展和人民生活水平的改善，而且已成为近年来农业废弃物综合开发利用方面的一个重要研究课题。 提高秸秆等低质饲料利用效率的方法主要集中在：一是改善适口性，通过改善秸秆的适口性，可以提高反刍动物的采食量，从而提高秸秆饲料的消化利用率。二是破坏细胞壁组织结构，降低纤维成分结晶性以及去除妨碍消化的木质素、硅酸盐等。 本研究利用剖分式单螺杆挤压机研究了挤压系统参数对玉米秸秆挤压膨化的生产率和度电产量以及挤压膨化后物料的化学成分的变化的影响规律，建立了符合生产实际的物料膨化效果的数学模型，并进行了多目标的优化设计，更好地为玉米秸秆挤压膨化系统设计和参数选择提供科学依据与理论基础。论文的主要内容如下： (1)在现有挤压膨化设备的基础上，通过五因素五水平(1/2实施)二次正交旋转组合试验设计，对秸秆物料进行挤压膨化试验，找出了模孔间隙、螺杆末端至模板内表面的距离(6段长度)、套筒温度、螺杆转速、物料的含水率对挤压膨化机机器性能(生产率和度电产量)的影响规律； (2)测量秸秆物料样品中粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维等成分的含量，以模孔间隙、螺杆末端至模板内表面的距离(6段长度)、套筒温度、螺杆转速、物料的含水率五个挤压膨化系统参数为试验因素，研究了试验因素对挤压膨化产品品质的影响规律，并建立了数学模型，为探讨挤压膨化机理奠定了理论基础； (3)依据单目标数学模型和约束条件，对挤压膨化机系统参数分别进行单目标和多目标优化，根据实际需要，确定了最优参数组合； (4)以挤压膨化试验数据为训练样本，建立了BP神经网络模型，用于预测挤压膨化机膨化效果，指导生产实践。