本文以巢湖铸造厂有限责任公司生产的WJ-8型高铁扣件球铁垫板为研究对象,用Pro-E软件对铸件进行三维造型、并用三维数值模拟软件ProCAST对企业原有工艺条件下的充型及凝固过程进行了仿真模拟研究,得到温度场、凝固场及铸件实时充型状态,分析了垫板铸件产生缩孔缩松缺陷的趋势,且原工艺缩孔率为0.732。依据对铸件原有工艺条件的数值模拟研究及讨论分析提出了改进的工艺方案,即调整浇注温度由1350℃升至1400℃、内浇道长度由60mm减至30mm、冒口底面积不变、高度由70mm升至110mm,并对调整后的工艺进行了数值模拟研究,缩孔率为0.725。分析发现工艺条件的改变使得铸件的缩孔率有一定改善,但并不显著。为此,本文重新设计了浇注系统中直浇道、横浇道、内浇道的截面尺寸,并改竖浇横冷为竖浇竖冷。设计了三种浇注方式：顶注式、下1/3侧面浇注、底注式,并在浇注温度1350℃、浇注速度300mm/s、砂型温度20℃的工艺条件下进行数值模拟研究,得到三种浇注方式下的缩孔率分别为0.711、0.724、0.739。比较缩孔率分析结果表明顶注式为最优方案。另外,本文还利用正交试验法,研究了浇注温度、浇注速度及砂型温度对铸件质量的综合影响,得出当浇注温度为1350℃、浇注速度为300mm/s、砂型温度为30℃时,铸件质量为最优。且在WJ-8型球铁扣件砂型铸造过程中,浇注速度对铸件质量影响最大、浇注温度次之、砂型温度最小。