大同步带轮是医用CT机上重要的部件之一，材料为ZL111，目前多采用砂型铸造。由于铝合金熔体具有严重的氧化和吸气倾向，而ZL111为亚共晶铝合金，凝固过程中，缩松倾向性明显，导致铸件极易出现各种缺陷，使合金的力学性能很难达到要求，出现产品合格率低的问题。 为了解决大同步带轮铸件成品率低的问题，本课题以大同步带轮为研究对象，采用金属型铸造，设计了铸造工艺方案，并根据金属型铸造充型的流动特点，利用Z-Cast铸造工艺数值模拟软件研究大同步带轮铸造充型及凝固过程，预测了缺陷产生原因，并通过计算机模拟实现了对铸造工艺的优化，达到了提高铸件综合力学性能和合格率的目的。 首先，为了保证充型过程平稳进行，防止铝合金产生氧化和夹渣等缺陷，采用底注式浇注系统，分设三个横浇道进行充型。同时，为保证补缩效果，采用缝隙式浇道对铸件本体进行充填。由于铸件上沿处距离缝隙浇道距离远，难以通过浇道补缩，因此，在铸件顶部设置三个补缩冒口。 充型凝固模拟结果表明：铸件充型良好，未出现浇不足、缩孔等缺陷，冷却凝固过程缝隙浇道和冒口的补缩效果良好。 根据模拟结果，分析了凝固过程缺陷产生原因，提出缺陷的预测方法，从而确定合理的工艺参数：T_模=240℃、T_砂=25℃、T_浇=710℃、t_浇=25s。 采用本课题优化后的工艺生产了大同步带轮，采用535℃(±5℃)×5h+170℃(±5℃)×6h空冷处理后，ZL111同步带轮的本体极限抗拉强度为295MPa，伸长率为2％，硬度HB86，满足了对力学性能的要求；产品加工后无明显缺陷。说明，本课题模拟优化后的工艺与实际生产相吻合，可以用于指导大型圆环状铝铸件的开发过程。