研究针对铜合金薄壁壳体铸件易产生缩孔缩松、浇不足等缺陷的问题,以中福水表公司A1型号水表为研究对象,模拟仿真水表壳体金属型铸造过程,并对其进行结构优化和铸造工艺参数优化,以求达到消除缩孔缩松、浇不足等缺陷、降低开发成本的目的。通过对水表壳体的结构进行分析,以Solidworks软件作为建模工具、ProCAST软件作为铸造数值模拟工具,建立其三维模型和有限元模型。逐次进行底注式、不加冒口,阶梯式、试加冒口和阶梯式、改进冒口三种工艺的数值模拟,综合分析三种不同工艺的充型顺序和温度分布、凝固过程的液相分布和缩孔缩松分布,并对铜合金水表壳体的铸造工艺进行优化。模拟结果表明,采取底注式浇注,在充型过程中金属液平稳上升,并且可以顺利排出型腔内的气体,避免气孔等缺陷的出现,但因金属铸型的激冷作用,铸件薄壁区极易提前凝固,从而阻断金属的充型;采取阶梯式浇注,当金属液因温度降低而影响充型能力时,金属液从顶部开设的补充浇道进入,然后与从底部浇道进入的金属液汇合,形成铸件中部温度最低,向上下两端递增的温度梯度。初步设计的冒口对铸件壁厚处的补缩作用明显,但未达到彻底消除的缩孔缩松缺陷的目的;通过对铸件结构和冒口的优化,进水口处的缩孔缩松缺陷体积由0.68cm3降到0cm3,调节套筒处的缩孔缩松缺陷体积由1.39cm3降到0.22cm3,密封圈处的缩孔缩松缺陷体积由1.32cm3降到0.23cm3。针对铜合金水表壳体金属型铸造的工艺参数,设计正交实验,选取浇注温度、浇注时间和模具初始温度作为影响铸件质量的主要因素。结果表明,对铜合金水表壳体铸件质量的影响程度由大到小依次为:浇注时间>浇注温度>模具初始温度;通过对三因素的追加实验,可以看出三因素对于铜合金水表壳体铸件质量的影响都呈现V形走势,在各因素水平范围内,缩孔缩松缺陷都先减少后增多的一个趋势,得到最优铸造工艺参数,浇注温度1040℃、浇注时间2s、模具初始温度150 ℃。通过对A1型号水表壳体进行实际加工,验证铸造数值模拟结果的准确性。结果显示,采用最优工艺参数生产的铜合金水表壳体表面质量良好、无浇不足等缺陷,通过对铸件断面进行观察,可以看出,铸件组织紧密,无缩孔缩松、气孔等缺陷。