随着航空航天轻量化的要求越来越高,铝合金被广泛用于制造铸件,且对铸件力学性能和冶金质量提出更高要求。低压铸造技术在铝合金成型方面具有独特优势,近年来得到了人们越来越多的重视。但是,我国在低压铸造方面的研究起步较晚,特别是在航空航天领域的应用很大程度上受到原有重力铸造工艺设计的影响,在复杂结构铸件低压铸造工艺设计方面缺乏理论依据。本文针对上述问题,系统研究了典型铝合金机匣铸件的低压铸造工艺与后续热处理对铸件缺陷及残余应力的影响。设计简单几何结构,通过FLOW-3D数值模拟研究了低压铸造过程中的型腔结构参数对金属液自由表面流动状态影响规律,探明了ZL114A的低压铸造临界充型速度。针对机匣铸件结构特点设计了五种浇注系统方案,并利用PROCAST对五种方案低压铸造过程进行了模拟,理清了机匣铸件缺陷控制思路,揭示了充型加压参数对铸件缺陷的影响规律与机制。最后,对铸件凝固及热处理过程的残余应力进行了分析,阐明了铸件在凝固成型以及热处理过程中的应力状态。主要研究结果如下:720℃的ZL114A合金熔体低压铸造临界充型速度在0.2m/s到0.3m/s之间,小于铝合金临界充型速度的理论值(0.5m/s)。在型壁的限制作用下,氧化膜卷入有液面震荡和持续卷入两种形式。当充型速度不高时,后期可能由震荡充型转变为稳定的平稳充型,当充型速度较高时,后期转变为稳定的持续氧化膜卷入。型腔截面积比和截面长宽比对临界充型速度没有影响,但是截面长宽比的改变会影响后期充型的氧化膜卷入过程,截面长宽比偏离1的程度越大,越不易形成持续氧化膜卷入。与侧卧和竖立浇注位置相比,机匣的平卧浇注位置更有利于进行充型流场和凝固温度场控制。为了减少凝固缺陷,铸件顶部应设置保温冒口,并适当提高充型加压速率,在不引起充型紊流的前提下缩短充型时间,减少充型过程金属液的热量损失,提高冒口温度。铸件凝固后的最大残余应力为120MPa,侧壁位置的壁厚较薄,应力分布相对均匀,大部分区域的等效应力在80～90MPa。热处理前将铸件冒口及部分浇注系统切除,基本可将凝固应力释放。后续热处理过程中,铸件的残余应力呈现先增大后降低的趋势。固溶处理后铸件残余应力的最大的等效残余应力为23MPa,最大变形位移量接近6mm。淬火冷却过程中铸件各部分之间的温差较大,且冷却速度快,铸件残余应力最大达到80MPa。人工时效后,铸件残余应力和变形量显著降低,最大应力减小到了20MPa以下,铸件的最大变形量也减小到了0.9mm以下。