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钛合金机械性能好，主要用于航空航天领域。钛合金薄壁铸件在铸造过程中往往会因铸型的退让性不好而产生较大的变形。为减轻薄壁铸件变形，美国开发了钛合金砂型铸造。国内在钛合金砂型铸造方面还缺乏一些可借鉴的经验。故本文以BT20钛合金薄壁铸件为研究对象，利用数值模拟的方法针对在砂型铸造过程中产生的缩孔缩松缺陷和变形问题展开了研究。这为实际生产工艺参数的制定提供了依据，以达到提高铸件质量的目的。本文通过利用Pro/E软件建立铸件模型和浇道系统的设计，并用ProCAST软件对铸件的铸造过程进行数值模拟，包括真空低压铸造和离心铸造两种铸造方法的模拟；模拟了在浇注温度为1790℃，1820℃和1850℃以及壁厚比为3:1和6:1的条件下，钛合金应力框铸件在真空低压铸造方式下的变形规律，并对铸件变形机理进行了分析。根据模拟结果分析得出，壁厚比小的应力框的位移变形量随着浇注温度的增大而减少，由7mm降至4mm，变形率由4%降至2.3%；壁厚比大的应力框的位移变形量随着浇注温度的升高先增大后减小，由6.5mm先增至8mm再降至5mm，变形率由8%先增至9%再降至7.5%。利用正交模拟实验优化出了对铸件变形影响最小的工艺参数，为离心转速为200rpm和铸型预热温度为500℃；在最佳优化参数下，对结构尺寸分别为400×500mm，500×600mm和600×600mm，壁厚分别为2mm，3mm和4mm的BT20钛合金筒形件进行了模拟，并得到了其在离心铸造方式下的变形规律和缩孔缩松的变化规律。根据模拟结果分析得出，钛合金筒形件的变形量随壁厚的减小和铸件的增大而增大,变形率由20%增至75%。铸件尺寸相同时，缩孔缩松随着壁厚的增大先减少后增多,缩孔缩松的体积分数由1.2%先降至0.9%再升高至1.1%左右。钛合金筒形件总体的位移变形规律是铸件两端收缩位移量较大，其中底部比上部的位移变形量要大3-4mm。垂直浇道附近区域产生了严重的变形，最大变形率能达到40%左右。铸件薄壁部位由于倾向于同时凝固，变形率不是很大，在1-2%左右。