单件质量为380kg的大型壁厚不均匀的台阶状筒形铝合金铸件，因充型不平稳和补缩不充分易造成气孔、缩孔等缺陷，而导致废品。如果仅靠传统经验去设计工艺方案并直接在生产中调试，则生产效率低，浪费人力物力。本课题采用数值模拟的方法对铸件的充型和凝固过程进行模拟，可以有效地预测缺陷，优化铸造工艺，提高铸件质量。 采用造型软件UGII建模，将建好的三维模型以Parasolid格式导出，以Parasolid格式作为与ProCAST的接口文件类型。由于铸件及其浇注系统的二次对称性，取其四分之一进行分析。在ProCAST的MeshCAST模块中进行面网格及体网格剖分之后，把有限元模型导入PreCAST中定义材料、界面传热系数、边界条件、初始条件，并设置运行参数，完成前置处理。 充型过程速度场及温度场的数值模拟结果表明：内浇口的位置及截面积大小对铝液在其出口处的速度有很大影响，充型的平稳性与铝液的流向及充型初期铝液的温度也有较为明显的相关性。通过调整冒口底部与横浇道的设置、在保证铸件充型完整的前提下调整浇注温度及浇注时间、在铸件本体部分增加一过渡区、改变内浇口的位置及截面积大小等一系列优化措施，实现了：铝液在内浇口出口处速度有效降低，在充型初期铝液温度明显下降，改善了充型过程的平稳性，减少了气孔缺陷的产生；铝液由铸件向冒口充型，流向得到有效控制，避免了氧化夹杂进入铸件本体。 对凝固过程的凝固百分率及铸件收缩缺陷进行了模拟计算，发现：冒口颈的截面积对冒口的补缩能力有较大的影响。可适当加大冒口颈尺寸，以增大冒口的补缩能力，减少收缩缺陷。在铸件本体凝固后，尽量缩短冒口颈及冒口的凝固时间，可以提高生产效率。经生产实际验证，模拟与生产结果相吻合。在保证足够补缩能力的前提下，减小冒口直径的同时加大了冒口颈的横向尺寸，可将工艺出品率提高约7％。