A356铝合金大型薄壁框架类铸件结构复杂、壁薄,同时,由于铸件在铸造过程中由液态变为固态释放较大的热量,导致铸件发生变形及开裂的几率非常大,影响铸件后续加工以及使用性,因此铸造热变形和开裂是决定铸件质量的重要问题之一。为了使此类铸件在砂型铸造中避免出现裂纹、变形及缩孔缩松等铸造缺陷,故本文针对某公司的A356铝合金薄壁框架铸件进行铸造工艺设计与优化,旨为进一步提高铸件质量,缩短新工艺的设计周期和设计成本,对实际生产提供工艺和理论方向的指导。本文开展的主要工作及结论有如下几个方面:(1)对铸件凝固过程进行分析,确定本构方程为弹-粘塑性本构方程,结合Pro-CAST软件中应力模型,确定使用Perzyna弹-粘塑性模型作为应力模拟模型。(2)设计浇注系统和补缩系统,确定方案一和方案二两种工艺方案。对比两种工艺方案的流场、温度场和应力场,得出方案二更合理。(3)在基于优化的方案二,尝试增加加强筋,并以加强筋作为浇注系统。对比不同内浇口数量对铸件流场的影响,最终得出5个内浇口时(方案三)铸件充型平稳,发生卷气的几率最小。(4)研究浇注速度、浇注温度、砂型温度对采用方案二和方案三的铸件最终等效应力的影响。浇注速度取值为1kg/s、1.5kg/s、1.82kg/s,浇注温度取值为680℃、730℃、750℃,砂型温度取值为50℃、100℃、180℃。得出:方案二浇注速度为1.5kg/s、浇注温度为730℃、砂型温度为180℃时,铸件发生变形及开裂的几率较小。方案三浇注速度为1.82kg/s、浇注温度为680℃、砂型温度为180℃时,铸件发生变形及开裂的几率较小。(5)研究优化方案的热裂倾向与冷裂倾向,得出方案二作为本文最终工艺方案,其中浇注速度为1.5kg/s、浇注温度为730℃、砂型温度为180℃。对铸件最终位移量进行分析,并对比整个铸件变形前后的结构,得出最终方案铸件的总变形在可控范围之内,而且不影响后续加工。(6)计算生长动力学参数,运用CAFé法对最终铸造工艺进行微观组织模拟。并与实际生产铸件进行金相与EBSD对比,得出铸件整体微观组织均匀。