近年来,航空发动机对燃油经济性要求越来越高,对其各部件轻量化的要求也愈加苛刻。铝合金壳体类铸件作为航空发动机燃油附件核心部件,逐渐呈现高度的集成化、大型化、复杂化的特点。在此背景下,航空发动机铝合金壳体在设计时,将大量单个加工后装配成型的零部件及油路管路,集成设计在壳体上一次铸造成型。造成了铝合金铸件外型镂空、凸台多、大面积薄壁、内腔多油路的特点,铝合金铸件集成度的增加,导致其铸造工艺性的明显下降,加之该类铸件较高的气密性及内外部质量要求,铸造难度非常大。本文以该类壳体铸造工艺为研究对象,借助仿真模拟,优化并确定了壳体的铸造工艺,最终获得了高性能的壳体铸件,为同类壳体铸造探索了一条有效的技术路径。首先,在查阅大量文献基础上,对倾转铸造技术、铸件铸造用主要辅助材料及仿真模拟的应用情况进行了梳理分析,并查阅结果设计了详细的实验方案。根据铸件结构特点,在分析了其采用重力铸造及倾转铸造方案的优缺点基础上,设计了三种工艺结构,利用铸造仿真模拟软件对其进行工艺仿真,通过仿真确定了倾转铸造方案在该铸件铸造过程中的优势。然后,对倾转铸造方案的倾转铸造的充型过程、凝固过程、温度场、缺陷情况了进行了详细的仿真模拟及系统分析。根据模拟结果及倾转铸造工艺特点,进行了倾转铸造模具和壳芯方案设计。设计了一种模架结构的倾转铸造金属型模具,及分散制芯、整体组合下芯的壳芯工艺方案,根据此加工并制造了相应的模具。首次浇注时发现铸件有轻微冷隔及“发白”缺陷。根据冷隔缺陷产生的机理,结合模拟过程,认为倾转浇注速度、模具温度是影响冷隔的关键因素。“发白”缺陷,经过组织分析为显微疏松,模具局部过热是其产生的主要原因。针对两种缺陷分别采取了提高倾转浇注速度、模具温度、局部增加冷却水、冷铁的措施,并对改进措施进行了仿真分析。工艺调整后,再此浇注时效果良好,铸件缺陷消除,获得了内部质量优良的铸件。铸件热处理阶段,由于铸件过于复杂,为避免变形导致铸件尺寸变化,分别对两种不同热处理仿真方式进行对比研究,经过三维扫描比对后确定了热处理放置方式。随后,对铸件不同位置在不同冷却条件下的力学性能进行了对比测试,测试发现随着凝固条件的变化,铸件力学性能有明显的差异,在铸件各部分功能差异较大时,应充分考虑凝固条件对其产生的影响,在金属型加壳芯复合工艺时,应尽量将铸件要求较高部分由金属型成型。壳体铸造完成经过划线及机加工后,铸件尺寸及表面质量精度良好,完全满足图纸要求。按照要求对铸件分别进行X光检查、0.5MPa 5min气密性试验、22.5MPa 5min强度试验后未发现有铸造缺陷及壳体渗漏,说明壳体组织致密、铸造工艺合理。