為了提高橡膠產品使用性能，改進工藝和降低成本，常常在生膠中加入各種配合劑。在煉膠機上將各種配合劑加入生膠中制成混煉膠的過程稱為混煉，它是橡膠加工重要的基本工藝之一。加什么配合劑、加入量多少，這些都是橡膠工業多年發展中科學和經驗的總結，在配方設計中可以詳細學習和深入探討。
混煉膠的質量對膠料進一步加工和成品質量有著決定性影響。混煉不好膠料會出現配合劑分散不均、膠料可塑度過高或過低、焦燒、噴霜等現象，使壓延、壓出涂膠和硫化等工藝不能正常進行。導致成品性能下降。所以混煉是橡膠制品生產工藝的重要過程之一。合理的混煉工藝應在保證成品有良好的物理機械性能和良好的加工工藝。
混煉過程實際上是橡膠改性過程而不是簡單的機械混合過程。在混煉過程中，生膠、各種配合劑、炭黑等在力、熱的作用下，發生物理的、化學的作用，是一個復雜的加工過程，若工藝不得當混煉不好，膠料會出現配合劑分散不均、膠料粘度過高或過低、焦燒（早期硫化）、噴霜等現象使后續加工不能正常進行導致成品性能下降，甚至報廢。在橡膠制品的生產中混煉工藝是質量控制的重點。
開煉機混煉
混煉工藝有開煉機混煉、密煉機混煉之分，開煉機混煉較為簡單，混煉膠質量好，但勞動強度大，效率低。開煉機結構見塑煉工藝：
通過兩個不同速度輥筒剪切、碾壓的作用，把各種配合劑和生膠混合在一起，兩個輥筒之間的距離越小，剪切作用越強 ；但軸向交換較弱，達不到混合均勻的作用，需要人工搗膠操作，解決混合均勻的問題。
開放式煉膠機混煉的工藝方法如下
1.生膠→固體軟化劑、活化劑—→促進劑—→防老劑—→碳黑或填料—→油—→硫磺—→薄通，打三角包―→下片
2.加料的原則是量少的先加，量大的后加；難分散的先加，易分散的后加；最后加硫磺。這是指一般的橡膠的加料順序，丁晴膠除外。丁晴膠的硫磺難分散而先加，以促分散，為加上安全起見，促進劑一般最后加。另，國際上配方書寫順序一般為加料順序。
開煉機混煉時，裝膠膠容量、輥筒距離和輥溫等工藝條件十分重要。每個規格的開煉機都有一個合適的裝膠容量，過大則不易混勻、費時，過小則影響產量；輥筒距離不同，所產生的剪切效果亦不同，輥距大，容納膠量多，但剪切效果差；輥距小，則剪切效果好，對促進配合劑分散有利，故一般混煉初期用較大的輥距，盡快把配合劑混入膠中，當全部配合劑混入膠料后，采用最小輥距，促進配合劑分散；輥溫則一般在40-60℃之間；溫度過低則易過煉，過高，安全性差，容易引起焦燒（早期硫化），所以需要在輥筒中通冷卻水降溫。
密煉機轉子是一個帶突棱雙螺旋體，轉子旋轉時物料在轉動的棱峰和不動的側壁之間受到強烈的剪切和攪拌作用（如上圖），加上轉子之間的相互交換作用，使物料在三維方向混合作用強烈，能使混煉膠在很短的時間內混合均勻。其效率高于開煉機混煉，所以一般大型輪胎廠均用密煉機來生產混煉膠。要保證密煉機的混合作用，應以密煉室容量70~75%的體積設定裝膠量，是用好密煉機的前提。
密煉機混煉工藝復雜，其發展經歷一、二、三、段等不同方法，原因是炭黑的粒子越細，分散越難，為了解決混煉過程中填料分散的問題。混煉工藝從簡單的混煉工藝發展為復雜的，或多段的混煉工藝。
所謂一段混煉，就是在開煉機或密煉機中，按順序要求加入各種配合劑。混合完畢后下片或排膠，一次完成混煉稱為一段混煉。
密閉式煉膠機組混煉的工藝方法如下
.生膠塑煉→小藥→填料→填充油→排膠→冷卻（在開煉機中）→加交聯劑→出片（一段法）。
生膠→小藥→部分填料 →排料 →出片（在開煉機中）→停放24小時→熱煉→加剩余填料→填充油→排料→冷卻→加交聯劑→排料→出片（二段法）。
填料→生膠→小藥→填充油→加交聯劑→出片（逆煉法）。
2.對密閉式煉膠機，因混合激烈溫度升得較快，一般以排膠溫度為控制混煉終點。早期一般混煉為120℃，新發展的快速混煉，排膠溫度可達170-180℃。但混煉周期較早期的10-12分鐘，縮短至180秒左右，甚至更短。但低溫混煉質量優于高溫混煉，主要效率較低。
與一段混煉不同的是，二段混煉是先把除交聯劑以外的其他配合劑依次加入混合均勻后下片或排膠，冷卻后停放24小時或48小時，然后再回到煉膠機中進行混合促進分散，最后加入交聯劑（一般為硫磺、溫度在100度以下）混合均勻后，下片或排膠，經檢驗合格后送至下一加工工序。
三段混煉比二段混煉多停放一次。其余加工方法無大異，目的是解決碳黑的分散問題
與傳統的混煉法不同，逆煉法能解決含膠量低的膠料混合問題，即先加填料和配合劑然后加入生膠的加料順序，避免混煉失敗（壓散）。
對密封式煉膠機，因混合激烈溫度升得較快，一般以排膠溫度為控制混煉終點。早期一般混煉為120℃，新發展的快速混煉，排膠溫度可達170-180℃（不加硫磺）。但混煉周期較早期的10-12分鐘，縮短至180秒左右，甚至更短。但低溫混煉質量優于高溫混煉，主要缺點是效率較低。
兩種設備混煉的優點與缺點：
低溫混煉（開放式機混煉機）優點與缺點：
優點：混煉膠質量好。配合劑分散均勻，橡膠制品物機性能好，加工安全性高，投資少。；
缺點：混煉時間長，吃料慢，粉塵飛揚，污染環境，勞動強度高，效率低
高溫混煉（密封式混煉機）優點與缺點：
優點：效率高，粉塵飛揚少，勞動強度低，吃料快，自動化程度高，對膠料有熱處理的能力。
缺點：膠料分散較差，制品物機性能較低，加工安全性低，有焦燒的傾向，投資高。
綜上所述，一般大型橡膠輪胎廠采用密煉機組進行混煉，利用密煉機吃料快的特點，把配合劑快速混入橡膠中，立即排到下層的開煉機中促進配合劑的分散，達到高效、快速高質量的目的。
鑒別混煉膠的質量是一個復雜的問題。由于混煉膠是一個多相分散的復雜的混合體。混煉過程中有物理的混合作用亦有化學表面張力作用等。故其鑒別方法亦從其各項理化性能指標中綜合進行鑒別。
鑒別的方法有，用電鏡或光學顯微鏡鑒別碳黑的分散程度。有用電阻法：通過測量密煉膠電阻變化來判別混煉膠的分散。通常通過起硫點，可塑度、硬度等快驗的方法鑒別混煉膠的一致性，及工藝性能。更新的方法是用硫化儀在180℃或200℃快速測定其硫化曲線與標準曲線對比。所加入的配合劑是否數量一致，品種是否相符。如果不一致，必然在硫化曲線的數值上發生變化，從而判定其是否合格的快速而準確的方法。
當然，當新的儀器發明時，其質量控制由過去復雜而繁瑣會變得簡單而有效。如近年美國阿爾發公司的RPA橡膠加工分析儀通過對膠料（用量僅5克）進行頻率，溫度或應變掃描。得出tanα動態模量等一系列動態檢測參數能準確地判斷膠料的分散程度，是否一致性，比起前述的方法，信息覆蓋面大，試樣用量少，成本低廉，簡單快捷。
混煉膠的停放：混煉膠在質量檢驗的同時，必須停放一段時間。在停放過程中，橡膠與填料，橡膠與配合劑之間會發生物理的化學的作用。如：有機促進劑在停放中通過擴散和遷移會趨向均勻。但若局部濃度過高，會擴散至膠料表面，即所謂的噴霜。碳黑與橡膠在停放過程中會產生碳黑凝膠，提高炭黑補強的作用。但若停放時間過長，含有硫化劑的混煉膠會產生早期硫化——即焦燒，導致膠料報廢。停放一般在24-48小時。最多不超過4天。若在低溫下存放，可以存放較長的時間。
在送至下一個車間后，混煉工藝宣告結束。但膠料質量好壞的影響。即將表現出來。如加工性能不佳，易焦燒或硫化不熟等。對于所以橡膠廠，膠料加工混煉工藝大同小異。在此不一一介紹。然而，成型硫化車間將以制品種類不同有不同的方法。