近年来,随着汽车工业、轨道交通、军工、航空航天等对装备轻量化和高性能化的更高要求,铝合金挤压铸造技术的研究越来越受重视,其应用越来越广泛。相比于中、小型零件,大型复杂零件由于其零件体积较大、外形结构复杂、壁厚不均、成形困难等特点,挤压铸造成形的工艺要求更高,成形难度更大,如果单独采用直接挤压铸造或者间接挤压铸造方式,均很难达到成形要求。因此,将铝合金材料与挤压铸造技术有机的结合起来,展开大型复杂零件挤压铸造技术研究,对于挤压铸造技术的推广及应用有着极其重要的意义。本文以某特种车辆支架零件为研究对象,进行了大型复杂零件挤压铸造模具设计及应用的相关研究。本文首先在综合分析直接挤压铸造和间接挤压铸造方法技术优点的基础上,结合大型复杂零件的成形要求,提出了一种符合大型复杂零件挤压铸造成形要求的工艺方案,并利用Pro CAST软件对该铸件进行了充型过程的模拟分析,验证了工艺方案的合理性,为挤压铸造模具结构的设计提供了参考。其次,分析了大型复杂零件挤压铸造成形时对挤压铸造模具的锁模力、预合型能力、定量充型及挤压效果等方面的要求,并在此基础上,设计了一种适合大型复杂零件挤压铸造成形的模具结构,运用有限元分析平台ANSYS Workbench中的Mechanical模块对模具关键性结构进行了极限载荷条件下的静力学分析,验证了模具主要受力结构的强度并预测了模具受力变形情况,对模具结构进行了优化设计,分析表明,在极限载荷条件下,该模具结构强度及变形情况满足设计要求。针对大型复杂零件挤压铸造模具成形过程的特点,本文采用基于虚拟样机技术的Solidworks-ANSYS-ADAMS刚-柔混合建模方法,建立了大型复杂零件挤压铸造模具的刚-柔混合多体动力学简化模型,并分析了不同受力(0 k N、100 k N、1000 k N、3000 k N、5000 k N)下模具上模的运动平稳性、型芯振动等动力学行为。仿真结果表明,模具结构合理可靠,运动平稳顺畅,其各构件运动特征符合模具设计的要求,验证了模具设计的合理性和可行性。最后,根据模具设计方案制造了大型复杂零件挤压铸造模具,运用A356铝合金进行了大型复杂支架零件的挤压铸造成形实验,试制铸件满足要求。结果表明,所提出的大型复杂零件挤压铸造成形工艺方案可行,设计的挤压铸造模具结构合理可靠。实验结果验证了该模具对大型复杂零件挤压铸造成形的可行性。