壳型铸造作为一种特种铸造方法,该法可获得尺寸精度和表面质量高的铸件,常用于中小铸件的生产。其可以适用的铸造材质广泛,在获得满足使用要求前提下,能够达到熔模铸造同等的尺寸精度和表面质量,因此壳型铸造可以在一定程度上代替部分精密铸造,同时壳型铸造具有生产占地面积小,生产效率高,污染小、砂子可回收等优点。但目前结合数值模拟对壳型工艺的研究较少,因此研究采用壳型铸造工艺替代熔模铸造具有一定的意义。本文以不锈钢三通件为例,研究采用壳型叠层铸造工艺生产三通铸件,不锈钢具有耐腐蚀、耐磨、耐酸、耐碱等良好的性能,常见的铸造方法为水玻璃熔模铸造,其生产工序多,周期长,成本较高。而壳型铸造作为一种特种铸造方法,其生产的铸件具有尺寸精度高、表面质量好,且生产成本上占有优势。本文利用UG三维建模软件对三通零件和浇注工艺系统进行建模,利用ProCAST软件进行铸造数值模拟,通过数值模拟得到的最佳工艺,然后进行现场实验,验证工艺的合理性。首先通过对三通件结构和材质进行分析,并结合壳型叠层铸造工艺,以三通中间对称面为分型面,采用阶梯式半封闭浇注系统结构,A 内:A横:A直为1:0.8:1.1,每层8件,叠铸10层。设计了浇注位置分别位于分型面之上和之下的两种浇注工艺,结果表明,浇注位置位于分型面之上的工艺更有利于逐层充型和浇注系统的补缩,每层的凝固顺序和整体的凝固顺序一致,缩孔缩松缺陷较少,为20.36 cm3,浇注位置位于分型面之上的缺陷为 21.12 cm3。在壳型叠层铸造工艺中,实现浇注系统自下而上的逐层充型,顺序凝固是获得良好铸件的前提,在浇注位置位于分型面之上的工艺前提下,利用阶梯式浇注系统理论,使得直浇道处于非充满状态,通过控制直浇道液面到型腔液面的高度差h有效压力头小于两层内浇口的间距（32mm）,来实现逐层充型的控制。分别设置h有效值为12mm、21 mm和30 mm,结果表明h有效越小。浇注过程中直浇道液面离下一层内浇口距离越大,逐层充型效果越好,易于实现顺序凝固,实现浇注系统的补缩,减少缺陷。但随着h有效值增加工艺出品率降低,综合工艺和经济因素,h有效值为21 mm时工艺最佳。在浇注位置位于分型面之上,h有效值为21 mm的浇注系统下,对浇注温度进行了优化,分别选取了1540℃、1570℃和1600℃,结果表明浇注温度提高,对逐层充型影响不大,主要影响凝固过程的补缩,这方面影响主要取决于浇注系统对端部的补缩通道内圆角部位达到临界固相率的早晚和端部孤立液相的温度分布,综合考虑1570℃最佳。为了进一步减少缺陷,通过设置内浇道通过冒口,有效降低了缺陷的产生,提高了铸件的质量。根据优化的工艺方案,合理排布模型,设置了射砂孔、排气槽、顶杆和加热结构,对三通进行铸造模具设计。对比优选了铸造造型材料宝珠砂覆膜砂和硅砂覆膜砂,通过合理的加热温度、固化时间、射砂压力等壳型制备工艺参数,获得了质量较高的壳型,并进行了现场试验验证,结果表明,所得铸件质量良好,浇注工艺合理。