随着航空航天以及汽车工业的发展，低压铸造技术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，在汽车用复杂铝合金铸件的实际生产中，虽然许多工厂已经开始应用数值模拟技术，但是往往模拟结果准确性偏低，实际生产工艺参数还要通过大量的试制后才能确定。本文针对上述问题，优化了金属型低压铸造数值模拟边界条件，并且在数值模拟的基础上，研究了典型结构的充型流动及凝固补缩行为，并将所得结论应用到汽车曲轴箱体铸件的金属型低压铸造工艺设计中，通过模拟充型凝固及循环浇铸过程，优化了其铸造工艺。主要研究结果如下：利用反算法计算了AC4B铝合金与金属型之间的界面换热系数，得出此换热系数是与温度有关的函数。进而优化了数值模拟边界条件。针对低压铸造的凝固补缩过程，推导出在压力较低的情况下，补缩压力与合金临界固相率之间为线性关系，线性斜率与铸件的凝固温度场条件以及合金自身的热物性参数有关。并通过模拟临界固相率对模型缩孔缩松量的影响发现，当临界固相率增大时，缩孔缩松量减少，且在临界固相率为0.6~0.8时，缩孔缩松量下降最明显，当临界固相率大于0.8之后，临界固相率的升高对缩孔缩松量影响不大。针对低压铸造铸件中常出现的厚壁与薄壁相接的结构，设计了简单的模型。通过模拟其充型过程发现，利用模数法计算内浇道模数，并使内浇道截面形状与铸件截面形状接近，可以有效的提高充型平稳性。对比不同充型速度下的充型过程发现，充型液流自由表面平稳性与液流内部射流区宽度有关。利用模数法对汽车曲轴箱体铸件的内浇道进行了设计，通过模拟充型过程，得出其在充型速度为5cm/s时，充型过程平稳。通过模拟其凝固过程，确定了模具冷却方案，并对保压压力进行了优化。通过模拟其循环浇铸过程，分析了不同工艺下模具及铸件温度场变化，确定了最佳模具冷却方案。最后，本文对曲轴箱体铸件进行了实际浇铸，验证了上述模拟结果。并对铸件典型壁厚位置进行了剖分，研究了金属型低压铸造条件下，不同壁厚位置AC4B铝合金的铸态组织以及力学性能差异。