熔模铸造适用于薄壁、空腔、结构复杂的高温合金浇铸零件，例如航空发动机后机匣，机械加工无法保证其外廓的流线型以及内部空腔的形成。用熔模铸造工艺生产可以得到一致性较好的铸件尺寸，还可以避免由于机加工产生的残余刀纹引起的应力集中，因此在复杂零件制造业应用广泛。熔模铸造的工艺过程复杂，影响因素多，导致铸件质量不稳定。因此研究影响熔模铸造铸件尺寸精度的因素并加以控制，对提高铸件质量有重要意义。在熔模铸造各阶段中，型壳在焙烧过程中的变形量较大，进而影响铸件尺寸精确性。然而传统的型壳焙烧参数都是凭经验设定，没有建立数字化模型。这种方式无法揭示型壳变形的真正原理和规律，并且设计周期较长。如何利用数字化技术，预测型壳焙烧阶段的变形量，选择合理焙烧参数，成为熔模铸造急需解决的问题。针对以上问题，本文研究了型壳焙烧过程中微观结构和宏观成分的变化，利用基于岩土力学的含相变孔隙结构模型，针对航空发动机后机匣有支板的环套环结构，设计了典型特征件，并利用有限元仿真对特征件在焙烧阶段的变形进行分析，进而利用响应面法对型壳焙烧工艺进行稳健设计，最终得到了比较稳健的型壳焙烧工艺参数，该方法得到了型壳收缩率与焙烧工艺参数的数学模型，该模型可以用于熔模铸造全过程的误差流建模。本文的主要研究工作包括：（1）对型壳在高温下变形机理进行研究，提出利用基于岩土力学的含相变孔隙结构模型模拟。（2）对平板件在相同的焙烧参数下分别进行仿真与实验，仿真误差在15%以内，验证了模型的有效性。（3）对有支板的环套环特征件以及大铸件进行仿真和实验分析，研究得出在有支板的地方，型壳变形较小，并且型壳收缩率与尺寸成一定的函数关系。（4）对型壳的焙烧工艺进行稳健设计，得到稳健区间，对实际工艺卡的设计提供指导。