随着管道运输行业的发展，对管道输送能力的要求越来越高，大直径塑料管道的应用也越来越广泛，研发生产强度高、质量轻、耐冲击、耐腐蚀的大直径塑料管道是未来管道运输业的主要发展方向之一。

本文首先综述了大直径塑料管道的成型方法及其研究现状、存在的问题和发展趋势。针对传统大直径塑料管道成型方法所存在的问题，提出了一种结合增材制造技术与挤出成型等传统模塑技术的大直径塑料管道成型新技术——聚合物熔体喷射堆砌成型，即塑料熔体受到挤出机压力的作用，喷射填充由压延装置、管坯和挡料块所形成的约束空间，然后在压延装置和牵引机的作用下连续螺旋堆砌成型管道。

然后，根据聚合物熔体喷射堆砌成型工艺的原理，研制了大直径塑料管道熔体喷射堆砌成型设备。该设备由挤出机、管道成型装置、牵引机、控制系统等组成。与传统的管道成型设备相比，该设备不仅不需要挤出模头、缠绕芯模等模具，还能柔性成型管道，能够成型外径Ø749~Ø948 mm、壁厚30~50 mm的塑料管道。

接着，分析了该成型工艺的主要工艺参数，包括成型温度、螺杆转速、牵引速度、旋转速度、螺距等，根据各工艺参数之间存在的数学关系，设定并计算出后续数值模拟分析及实验所需的工艺参数组。

随后，根据该成型工艺的原理建立数学模型和几何模型，利用POLYFLOW软件进行数值模拟，分析了熔体的速度分布、温度分布、局部流动等规律，结合牵引速度、旋转速度、冷却定型温度、喷射成型温度等工艺参数，进行数值模拟分析，得到对实验具有理论指导意义的结论。

最后，根据计算得到的工艺参数及数值模拟分析得到的结论，进行大直径塑料管道熔体喷射堆砌成型实验，对所成型的管道进行包括环刚度、拉伸性能和冲击性能等力学性能测试和，结合差示扫描量热分析结果，分析了牵引速度、旋转速度、冷却定型温度、喷射成型温度等工艺参数对所成型管道力学性能的影响，验证数值模拟分析结论。此外，将所成型管道的力学性能与同尺寸挤出成型管道的力学性能进行比较，结果表明，通过本工艺成型的大直径塑料管道的力学性能比挤出成型的要好，尤其是冲击性能，其中，轴向冲击强度是挤出成型管道的 1.6 倍，而周向冲击强度是挤出成型管道的 2.2 倍。