真空差压铸造是一种先进的反重力精密成形方法，其充型和凝固在不同的压力下进行，具有优越的充型和凝固力学条件，是生产高质量、大型复杂薄壁铸件的最可行工艺之一，在航空航天、国防、汽车等领域具有广阔的应用前景。当前真空差压铸造生产中充型阶段均采用恒定压差，不利于金属液的平稳充型及气体的及时排出，特别是大型复杂薄壁铸件充型截面的突变很容易引起紊流甚至飞溅，破坏了充型的顺序性和平稳性。基于以上问题，本课题对大型复杂薄壁件真空差压分级充型工艺进行了研究，在保证充型完整的基础上，实现了充型速度的分级。本文采用数值模拟与实验结合的方法对真空差压铸造分级充型进行了研究。采用模拟软件ProCAST对某壳体复杂薄壁铸件在不同充型压力、加压速度下的充型流场进行了模拟，结果表明：根据铸件结构特征，适时改变充型压力进行分级充型，其充型流态较单级充型有很大改善，能够实现充型过程分段精确控制。在铸件截面突变处，通过改变充型压力、加压速度、保压时间等措施能够改变金属液的流态，实现充型平稳过渡。采用电极触点法对铸件的三维充型流态进行了实验，测试了在最佳分级充型模拟工艺下金属液的充填形态，并对真空差压铸造分级充型流态进行了理论分析，建立了加压速度与充型速度、充型截面的数学模型。通过对比分析，实验获得的充填形态与数值模拟结果基本相同，经修正获得最佳分级充型方案。与单级充型（35KPa）条件下金属液的充型流态相比，分级充型流态更平稳，且按顺序充型。充型过程的控制是获得优质薄壁复杂铸件的关键技术之一，真空差压铸造分级充型新工艺根据铸件结构特征适时的改变充型压力，能够实现对铸造充型过程进行分段精确控制，极大的改善了充型流态，有利于获得高质量的薄壁复杂铸件，具有广阔的应用前景。