铸造作为机械工业的基础制造工艺，面对新产品设计的个性化、小批量发展方向，零部件日趋复杂化、大型化和轻量化，要求零部件的整体化、集成化制造，传统的铸造工艺及模具越来越复杂，严重影响铸件生产的效率及质量。为此本文提出了无模化复合成形技术来快速制造高品质的铸件。本文综合比较国内外现有的快速铸造技术及相关原理，结合激光烧结和数控切削成形的优势分析形成了复合成形技术。根据两种加工工艺的特点，从模型的复杂程度和尺寸两方面考虑，形成了无模化复合成形技术的模型剖分原则；从加工效率和材料的性能要求两个方面进行研究，提出不同砂型的加工方式及优先推荐成形工艺。从装配精度和强度两方面评判装配结构的设计，提出了高精高强的砂型装配坎合结构连接方法，通过实验优化出砂型的最优坎合结构方式，有效提高了砂型（芯）的装配强度及精度，进而提出了无模铸造型砂吃砂量的工艺数据。结合模型的剖分方案和装配结构的设计，形成了装配操作工艺的流程。最后，依据整个复合成形制造工艺进行了典型铸件制造案例研究，在1~2天内成功铸造出叶轮铸件。总之，复杂金属件的无模化复合铸造成形技术的应用，省去了铸件的拔模斜度，节省了金属材料，减小了加工余量；同时在整个铸造过程中省掉了制造木模的过程，减少了操作流程，大大提升了铸造生产的效率，更好的实现了设计的要求，复杂金属件的无模化复合成形技术在绿色、高效、节能环保的机械工业发展中具有重要的社会经济效益和应用研究推广前景。