法开展。在虚拟实验室中没有这些限制，而且，在虚拟实验中，学生可以自由地尝试自己的想法。另外，虚拟实验室的维护成本不大，可以降低了实验室的支出。在机械实验中，铸造实验是学生比较少接触的。铸造，是金属成型技术重要的组成部分。铸造由于其毛坯近净成型，只需很少加工，所以铸造是种经济的工艺。为了完善和改进铸造工艺，铸造新技术的不断出现，比如说压铸挤压铸造等。但由于不仅铸造设备体积比较庞大，而且铸造过程又有金属浇注等比较危险的步骤，所以本科生基本很难接触到铸造的实验。在这种情况下，学生可以到虚拟铸造车间来进行模拟实验。如前所述，虚拟铸造车间既能让学生认识铸造过程，又能不占用学校有限的设备和场地。机械工程虚拟仿真实验教学中心自年月启动建设，是首批个国家级虚拟仿真实验教学中心之。本课题可以丰富虚拟仿真实验教学中心的实验教育资源。课题采用基于平台，建立可交互的虚拟铸造车间。虚拟现实技术与国内外研究现状虚拟现实的概念与特性虚拟现实交互技术是门新兴的综合信息技术，融合了数字图像处理多媒体技术计算机图形学传感器技术等多方面信息技术。它通过计算机图形学构成三维数字模型，产生逼真的虚拟环境，在视觉上给用户种立体的虚拟环境。虚拟现实技术有如下特性实时交互性虚拟现实技术是个可实时互动的环境，它根据用户的输入，给予用户不同的反馈。理论上来说，这种交互并不是真正的实时。但由于计算机硬件的快速发展和计算机软件的改善，现在的人几乎感受不到网络或画面的延迟。沉浸感沉浸感说的是用户处在个及其逼真的虚拟环境中。随着计算机图形学的发展，计算机的画面可以做到以假乱真的地步，诸多电影特效就是电脑合成的。这种沉浸感不仅可以是感官上的，而且可以是心理上的。虚拟现实暴露疗法的使用就属于上述的情况。多感知性多感知性说的是应用于虚拟现实的感觉多种多样。除了常见的视觉感知之外，还有听觉感知触觉感知等。理想的虚拟现实技术应具备人所有的感知。随着传感器技术水平的提高，今后将继续有更多和更好的设备。自主性自主性指的是虚拟场景中对象根据物理定律运动。虚拟现实的应用虚拟现实技术已被应用在许多领域，如军事，医疗，教育和其他重要领域。军事上，虚拟现实被应用于虚拟战地环境军队的训练等方面。虚拟战地是指在计算机上保存战场的信息，并通过些可交互的设备，最终在输出设备上显示出虚拟的三维战地的环境。在现实中，不是所有区域都适合实地训练，所以虚拟战地就可以展现遥远的地方，可供指挥员学习和检验。军事训练也是种新型的身临其境的虚拟现实应用，利用虚拟战场和虚拟装备，士兵可以不受场地的限制，在不同的场景和条件下进行训练。此外，虚拟现实还被应用于武器装备的研发。医学上，虚拟现实主要应用于虚拟解剖和虚拟手术等。数字人是个虚拟仿真人体模型，包含可视人，物理人，生理人，智能人四个层次。数字人计划是美国科学家联盟概括的项结合生命科学和信息科学的计划。中国已完成可视人的数据采集，正处于基础研究阶段。建立数字人是虚拟现实在医学上的基础。无论是虚拟手术，虚拟实验室，或者是虚拟解剖都是以此为基础的。此外，虚拟现实还被用于康复系统。美国研制出针对认知障碍的专用虚拟现实系统。在教育中，虚拟现实主要为桌面虚拟现实。桌面虚拟现实的硬件设备为个人计算机，交互设备为鼠标或跟踪器等。桌面虚拟现实在教育领域上的应用主要可以分为四种类型。它们是虚拟现实漫游，虚拟现实操作，虚拟现实展示，虚拟现实游戏等。虚拟现实漫游是指虚拟现实场景的漫游。虚拟现实漫游可分为两种实景漫游和虚景漫游。实景漫游强调真实，但交互性比较差。虚景漫游的场景对象比较灵活，交互性比较好，但场景的构建比较复杂。虚拟现实漫游突破了地理的限制，学生在任何个有虚拟场景的个人电脑前就可以自由的漫游。虚拟现实漫游的应用实例有虚拟校园，虚拟博物馆等。虚拟校园把校园的场景转化为数字化的三维场景模型，并供用户浏览。它直观地展示了校园的自然文化风貌。成功的虚拟校园应具备以下特征用户可自行选择地点和线路进行漫游，或者可以按预设的路线进行漫游。用户可以进行些简单的交互操作。虚拟校园应具有定的物理限制。校园中的关键地点有语音或文字介绍。用户可以进入课室自行学习，或进入实验室做实验。虚拟现实操作可分成演示和模拟两种类型。演示即固定的操作，它可以让用户全方位的查看。模拟允许用户与其交互，根据用户的操作有不同的反应。它的主要应用为虚拟实验室。虚拟实验室是指利用虚拟仪器仪表等设备代替真实的仪器等。用户通过交互设备就可以操作虚拟实验。学生可以随用于调试程序。因为专门的虚拟现实软件建模能力弱，渲染能力也较弱。所以本文还选择其他软件如软件和渲染软件等。软件的选择本文研究的方向是虚拟现实，所以软件选择的是三维软件。常见的三维软件有等。是美国的三维软件，该软件是第个运用参数化设计基于特征的实体造型思想的三维设计软件。但界面复杂，缺少像样的自动检查草图的功能，而且改图时不太方便。是由法国达索系统公司开发的三维设计软件。有出色的曲面建模能力，它被广泛应用在航空工业和汽车工业，美国波音公司的波音飞机就是用开发的。但不易上手，学习难度大。是套平台下的软件。率先推出可以回滚特征的功能，另外可以改变特征的顺序。它既提供自底向上的装配方法，同时还提供自顶向下的装配方法。自底向上就是传统的做法，先做出零部件，再装配到起。自顶向下的先进行总体设计，再进行零部件设计。具有较好的开发性接口和功能扩充性。能轻松实现各种软件之间的数据转换传送。全面采用非全约束的特征建模技术，其设计过程全相关性，可以在设计过程的任何阶段修改设计，同时牵动相关部分的改变。由于铸造设备都可以用实体建模，所以本文选择简单易用的进行建模。渲染软件的选择常见的渲染软件有和等。是的高端三维计算机图形软件，被广泛用于电影电视广告游戏等的数码特效创作。上手难，学习周期长。原名，是传媒娱乐部开发的全功能的三维计算机图形软件。它运行在和平台上。它有以下特点基于系统的低配置要求人性化的界面设计，入门简单快捷安装插件可提供所没有的功能以及增强原本的功能强大的角色动画制作能力可堆叠的建模步骤，使制作模型有非常大的弹性。由于主要面向特效和动画，而主要面向建筑及室内设计等，另外有丰富的插件，所以本文选择作为渲染软件。综上综述，软件的详细信息如下操作系统虚拟现实开发平台软件虚拟现实查看器整体方案的确定图方案流程图实地考察铸造车间的位置，布局，记录铸造设备的外观。通过查阅文献了解铸造设备的主要生产流程。用软件进行铸造设备的三维建模和完成铸造车间环境的搭建，并装配。导出为文件在中导入文件，在中添加适当的门窗树等周围环境，选择合适的材质，设置合适的灯光，进行渲染，利用插件导出为用打开文件，对显示有问题的部分进行改进，并进行铸造设备的交互性设计。本章小结本章从要达到的效果出发，选择了适当的软件平台，然后从常用的软件中选择软件渲染软件虚拟现实开发平台等，并比较了了常见软件渲染软件虚拟现实开发平台，选定等软件，最后给出整体方案的确定。第三章虚拟铸造设备的建模压铸设备的总体概况压铸设备主要由成形系统和辅助装置以及控制系统三部分组成。其中成形系统是挤压铸造设备的主体部分，也是最关键的部分，包括合型系统压射系统及机架三部分。本课题参考学校的铝合金间接挤压铸造设备，进行测绘和建模。卧式冷室压铸设备合型系统开合型机构就是开合型及锁模机构。锁模力就是推动动模座板移动并锁紧模具的力，也称合型力。开合型机构的基本上包括机械式液压式和液压机械式三大类。定模座板拉杆动模座板顶出机构曲肘机构后座板合模油缸图铸造设备合型系统双曲轴开合型机构是种常见的技术简单的开合型机构，如图所示，该机构包含三个座板，它们分别是定模座板动模座板和后座板，他们用四根拉杆连接起来。该机构包含两组曲轴，般是上下对称放置。合型液压缸中的活塞带动曲轴机构运动，从而使动模座板前后运动。图为合型系统的三维模型图。图合型机构的三维模型以下是合型原理当压力油注入合型液压缸中时，合型活塞向前推进，推动十字头向前，从而使三角形铰链绕支点转动，再通过大连杆运动使动模座板向前运动。当模具合紧时，要求三点必须在同条直线上，此时机构处于自锁状态，该位置亦称为机构的死点。如果在这点撤去合型液压缸的推力，曲轴机构依旧保持锁紧的状态。现代的双曲轴开合型机构为了适合不同厚度的模具，从而搭配了驱动装置，通过齿轮来调整拉杆螺母，来控制不同的定模座板与动模座板的间距。机架机架的作用在于支撑合型机构和压射系统。工作过程中，压射系统在充型和保压过程中所产生的压射力和合型机构所产生的合型力，以及压射系统和合型机构本身的重力等，都直接或间接地施加于机架上。因此，机架必须具有足够的强度和刚度，才能保证挤压铸造过程的顺利进行。图所示为立式冷室压铸设备的三维模型图。图机架的三维模型图调型机构合型系统的合型力是铸造设备的个主要技术指标。合型力的大小主要由合型系统的拉杆产生的弹性变形所决定。调型机构通过调节后座板的前后运动，来调整定型座板和后座板的距离，从而调整拉杆的变形量来适应不同的合型力。调型马达驱动调型齿轮，然后牵引个拉杆上的调型螺母，最终驱动后座板的运动。调型机构如图所示。调型螺母拉杆后座板调型齿轮图调型机构调型机构的三维模型图如图所示。图调型机构的三维模型压射系统压射系统是铸造设备的核心系统，挤压铸造的挤压压力加压速度加压时间和保压时间等多个重要工艺参数的设定都是通过压射系统得以实现的。压铸机的压射结构，是将金属液推送到模具型腔，充填成形成为铸件的机构。压射过程的压力速度等主要工艺参数都是由它产生的。现代压铸机的压射机构的主要特点是三级压射，也就是低速排除压室中的气体和高速填充型腔的两级速度，以