本论文以某油泵壳体企业生产的油泵壳体砂型铸造模具为研究对象,针对传统手工制作的木模使用过程容易产生磨损、破损、需反复修复,最终导致该产品中螺旋型流道的空间结构尺寸的稳定性较差的问题。提出以金属模样替换原有木模制样的方案,利用3D绘图软件进行油泵壳体砂铸模具结构设计,并通过优化成型工艺控制产品质量,代替传统的木模生产方法。主要研究内容包括:①油泵壳体模具结构的3D建模及优化;②铸造工艺性能分析及分型面确定;③铸造充型及凝固过程的虚拟仿真;④铸造缺陷概率的有限元预测;⑤浇注系统的优化及模拟分析。通过对油泵壳体金属模顶端浇铸和低端浇铸过程充型、凝固、温度场、流场的模拟分析,获得两种浇铸方式下的金属流态、凝固过程温度分布等参数,并预测铸件中的缩孔、疏松等缺陷产生位置。最后,采用将铸件倒置后增设冒口和外加冷铁的方式对系统进行了优化,并对比分析了两种优化浇铸方案下金属熔体的充型和凝固过程,温度场、流场分布,以及缺陷产生位置。结果表明,采用外冷铁在铸件结构形成的厚处与热节处,实行快速凝固,人为地造成铸件各处温度场的基本平衡,可以有效的改善铸件出现收缩缺陷的概率,进而达到了改善铸件质量的目的。