液态金属的充型过程是铸件形成的第一阶段，也是重要的阶段，许多铸造缺陷(如卷气、夹渣、浇不足、冷隔、砂眼及缩孔等)都是在充型过程中产生的；同时充型对于铸件的凝固过程也有着直接的影响。倾转式重力铸造工艺在实现铸件顺序凝固方面的作用越来越被大家所认识，采用这一方法生产出来的铸件其质量相对于普通的底注或顶注式铸件其铸造性能有较大幅度的提高。然而倾转浇铸工艺用于复杂进气歧管、缸盖等铸件时，容易出现卷气、冲刷砂芯等现象，产生气孔、针孔和缩孔、砂孔等缺陷的可能性很大。　　 本课题以研究组设计的长安某型号铝合金的进气歧管倾转铸造工艺为思路，从改进倾转铸造设备的方向出发，增加倾转铸造设备的垂直方向倾转和水平方向回转两个自由度，以此来控制倾转的角度，实现平稳的倾转速度和加速度，得到更加平稳的浇注速度。本课题涉及铸造工艺学、机械设计、运动学、虚拟样机建模和运动学仿真等，研究内容主要包括以下几个部分：　　 ①提出一种可变位倾转式重力铸造方法，其目的为提高现有倾转式重力铸造工艺在生产过程中铸件的排气和顺序凝固能力提供一种新的思路和方法；提出一种二自由度倾转式重力铸造机，并初步对该设备传动机构的选择和参数做以设计规划，以实现上述新的铸造方法。　　 ②介绍了空间刚体位置和姿态的描述、变位机常用坐标系和齐次坐标变换，建立了笛卡尔空间和关节空间的映射关系，讨论了变位机运动学正、逆解问题。采用D—H(Denavit—Hartenberg)法建立了二自由度倾转式重力铸造机工作机构的运动学数学模型，确定各连杆参数，推导出该二自由度变位机的正、逆运动学方程算法，为以后解决该旋倾机构的控制编程系统提供了理论基础。　　 ③基于UG软件建立该倾转式重力铸造机工作机构的三维虚拟样机模型，利用UG和ADAMS之间的接口程序ADAMS/Exchange模块将其导入ADAMS软件中，添加驱动和约束后，分别对该模型在只有倾转运行时和两个自由度同时运行时模拟，得到目标点的速度和加速度轨迹曲线。通过对比，发现增加回转自由度后工作台的速度变化轨迹较光滑，运动更稳定。通过运动学仿真也避免了运动学方程的大量数学计算和计算机语言的编程。