铸造行业存在能量利用率低、资源消耗多、环境影响大的问题,开展节能减排,减少铸造行业对环境的影响具有实际意义。目前,从设计阶段优化工艺参数来提高铸造工艺过程的各类资源的利用率,是实现铸造行业节能减排的有效途径之一。在设计过程中,产品的特征直接影响着产品的功能和作用。因此,本文以砂型铸造工艺设计特征中影响产品质量的工艺设计特征为对象,将工艺设计特征进行分类。在分析工艺设计特征影响的能源和资源消耗的基础上,建立工艺设计特征影响下的碳效益模型,通过优化工艺设计特征关联的参数,在铸造工艺设计阶段对后续工艺过程的碳效益进行优化,从而提高传统制造业的资源水平和生产效率,实现行业可持续性发展。具体研究内容包括:首先,分析了砂型铸造的工艺过程,说明了铸造工序及铸件生产的特点,从铸造的工艺设计特征角度出发,对工艺设计过程进行特征分解和构建,在此基础上将工艺设计特征分成了铸造材料特征,铸造几何结构特征和浇注特征三大类,并分析了特征关联的工艺参数的影响机制。其次,根据砂型铸造工艺设计特征建立了考虑碳排放、生产时间以及资源成本的计算模型,在此基础上,提出了工艺设计特征碳效益模型。接着,根据砂型铸造工艺设计特点,开展砂型铸造工艺设计特征参数优化研究。结合砂型铸造工艺设计特征关联的工艺参数的影响机制,通过优化铸造几何结构特征和浇注特征的关联参数,以此来实现铸造工艺过程的节能减排和降低成本的目的,提高碳效益。最后,以某圆盘和底座铸件作为铸造几何结构特征和浇注特征的实例研究,采用仿真软件对铸件的原始工艺设计方案和优化工艺设计方案进行了质量验证,并结合碳效益模型对铸造生产过程数据进行了计算分析。实例结果表明,针对研究的工艺设计特征,采用制造砂芯的制孔工艺方案和优化浇注温度等工艺方案更好,验证了优化方法可以有效的提升工艺方案的碳效益,有针对性的优化特征关联的工艺参数。