作为动力设备中的典型透平件,叶轮不仅应用在汽车、船舶和电力等行业,也广泛的应用在航空、航天等高端领域中。传统的叶轮制造多采用机加工和铸造方式,但由于叶轮的叶片为复杂空间曲面,加工时间较长且成本高昂。考虑到熔模铸造技术制造复杂薄壁铸件的精度较高,本文将其作为叶轮的制造方法。针对传统的熔模铸造工艺流程较长的问题,本文结合熔融沉积快速成型技术制造叶轮及浇注系统的树脂熔模,替代传统熔模铸造工艺中的蜡模。并针对传统熔模铸造的结果随机性较大的问题,使用铸造仿真模拟技术对叶轮铸造过程进行仿真和工艺优化,以提升铸造的成功率。整个研究过程内容可以概括为:首先将一种已有的结构优良的叶轮作为原型件,运用逆向扫描技术获得点云数据,并采用Imageware软件对点云进行处理,重建叶轮模型。随后在FDM快速成型叶轮环节,分析优化了影响叶轮树脂件成型精度的典型参数,获得成型质量较好的叶轮件。其次针对叶轮特点设计初始浇注系统,通过铸造过程数值模拟技术进行模拟仿真及优化,采用优化后的浇注系统和浇注工艺参数指导实际铸造过程。最后实验验证环节,通过制壳,浇注和后处理等环节,获得成型完整、表面粗糙度低于4.10μm的叶轮铸件。整个工艺研究过程表明,快速成型技术与熔模铸造相结合的工艺方案,可以比传统熔模铸造缩短近50%生产周期,同时运用铸造仿真模拟技术指导实际铸造过程,可以极大程度的缩短试制周期,降低成本。本文的研究为快速铸造类似叶轮的具有薄壁曲面特征的铸件提供了一种启发。