随着计算机性能及各方面应用技术的提高,虚拟现实技术(Virtual Reality Technology,简称VR技术),已成为当下最热门的技术之一,尤其2016年更是被定义为VR元年。由于虚拟现实技术具有3I特性:沉浸感(Immersion)、交互性(Interactivity)和构想性(Imagination),使其继多媒体、计算机网络之后,成为在教育教学培训领域内最具有应用前景的技术。另外,国家“十三五”规划也号召深入推进信息技术与高等教育实验教学深度融合,不断加强高等教育实验教学优质资源建设与应用,着力提高高等教育实验教学质量和实践育人水平。鉴于此,本文以建构主义理论为指导思想,利用虚拟现实技术,以车床CA6140为原型,应用3D建模技术建立车床模型,借助Unity3D引擎开发平台进行环境搭建和车床交互设计,研发了一套基于HTC VIVE桌面式车床CA6140虚拟教学系统,硬件展示设备选择当下流行的HTC VIVE头盔和手柄。与传统通过鼠标和键盘完成交互设计的桌面式虚拟仿真教学软件不同之处,该系统不但具有良好的人机交互性,还具有理想的沉浸性与构想性。本课题研究的主要内容包括以下几个方面:(1)简单介绍了课题问题提出和研究意义,分析了国内外有关车床虚拟仿真教学系统的发展现状,确立了课题目的和研究内容。(2)根据系统理论指导思想确立了系统开发工具的选择,系统结构及开发设计(包括系统结构组成、系统开发流程和系统实现功能)。(3)借助三维建模软件实现了对车床模型建立,深入研究了三维几何建模在计算机中存储状态、SolidWorks建模技巧和装配过程、3ds Max建模技巧和模型优化处理的原则及方法,基于关键帧制作车床动作,将模型由3ds Max载入Unity3D方式和注意事项,Unity3D粒子系统特效在车床切削加工中的应用等。(4)对系统开发过程中的关键技术进行了研究,主要有:基于HTC VIVE虚拟环境的构建,Lighting House定位原理,手柄射线脚本控制碰撞检测,交互UI互设计,Unity3D环境光设置,虚拟车削加工过程和单机版到局域网的实现。(5)在开发平台Unity3D中开发并实现了沉浸式车床虚拟仿真教学系统,包括车床结构认知、刀具认知和附件认知,使用手柄控制模型的拆分、组装、旋转等,选取典型的零件表面进行虚拟安装和机械加工演示。(6)发布.EXE可执行文件,安装HTC VIVE硬件,然后进行系统测试并完善系统功能不足之处,最后完成整个基于HTC VIVE车床CA6140虚拟教学系的研发。