针对课程《成型过程自动化及装备》中“熔炼与浇注设备”章节，利用UG等3D设计软件完成相应设备的三维模型，然后导成*.FBX文件，在EVRc软件中完成虚拟仿真场景及运动创建，生成教学可用的虚拟仿真系统。

1.设计思路

    铸造的整个生产过程可分为以下几个阶段：炉料及型砂的准备，熔炼金属，造型，将熔融的金属浇注到铸型中去，打箱，由铸型中取出铸件，清理和修整铸件。现在仍然有很多整套过程均手工完成的铸造车间，其中最危险的部分是将熔融的金属浇铸到铸型中去这一步骤，本次项目设计是完成一个自主浇铸系统，将人力从生产过程中解放出来，通过自动控制实现浇铸。

2.设计方案

    设计过程分为两步，系统机械结构设计和虚拟系统设计。

    自动浇铸系统浇铸机的设计主要设计部分即浇铸机的设计：1)大浇包托盘和浇包的配合设计，2)小浇包的设计，3)丝杠滑块设计，4)漏斗的设计，5)移动小车设计，6)自动浇铸系统生产线设计；

    虚拟系统设计包括：1)主场景加载模块 本模块即为本项目的主要视觉展示，其中包括模型加载，模型加载即加载出场景里需要的物品；2)场景触控功能模块 VR教育类项目为达到教育的目的首先可触控可操纵功能 必须存在，为了达到真实模拟效果，场景中的零件、工具、开关等都是可触摸可操控，完全还原真实的操作过程；3)装卸顺序功能模块  项目中通过双重权值数组为不同的零件对象确定了前置逻辑对象和后继逻辑对象，拆卸和安装的每一个步骤都需要确认前置逻辑对象和后继逻辑对象的存在状态；4)语音提示功能模块 语音提示功能为在场景进行完成任务时，进行语音播报下一步的操作步骤，进一步体现了本项目起到教育的目的，语音提示功能模块配合3D箭头指示更能体现出作用，这样对于初体验者来说更能熟悉操作内容。

在该门课程中，根据理论课学习的内容，着重选择抽象知识进行虚拟教学，如对熔炼与浇注设备等设备的工作原理，采用教学模型进行边演示边讲解，有利于学生注意力的集中，所采用的教学模型均为虚拟模型。此外，在学习“熔炼与浇注设备及生产线”和“熔炼与浇注设备过程及其自动化”时，利用虚拟现实技术(VR)，将真实的生产线搬入实验室，让学生流水线的全过程和运行过程进行沉浸式认知，激发学生的学习兴趣，变被动学习为主动学习，有利于知识的活学活用，便于后面课程设计的开展。

    创新点：将“熔炼与浇注设备及生产线”和“熔炼与浇注过程及其自动化”以虚拟场景体现，以沉浸式教学提高学生的知识及技能。

    难点：

    VR场景的制作是开发的一大难点。（1）草图设计场景构建首先需要一个较为明确的构想，包括模型缩放的程度，特效的制作方式等；（2）基础模型的制作 VR中的模型建模事实上也存在“材料”一说，而这些材质通常利用贴图的形式来表现。Unity3D，Unreal4和Cry之类的VR引擎中一般都内置了常用的素材，但素材有限。在虚拟现实内容的构建上，往往还需要考虑到现实世界的物理规则；（3）后期处理与视角设计 在基础模型搭建完毕之后，则需要开始考虑模型的精致、特效，光源等问题。VR场景的渲染需要在每个细节上加重刻画，进而满足场景的整体氛围。在视角设计方面，小型的超广角摄像机能够体现拍摄物体的巨大，仰角视野则能有效的展现被压迫感。

1、制作内容

1）熔炼与浇注设备自动化生产线3D模型，采用UG NX设计，包括以下内容：砂箱传输生产线、铸造砂箱、浇铸运输车、大浇包、小浇包、浇铸漏斗等部件的3D实体图及装配图。

2）教学系统虚拟仿真场景，利用KeyShot进行三维实体的渲染，并将渲染后的实体图转化为Fbx文档，导入EVRc软件。再利用EVRc软件提供的部分素材，构建车间生产场景。

3）虚拟仿真教学系统实际操作场景，在所设计的生产线场景基础上，利用EVRc对浇注过程进行控制，分别设计不同的动作过程，实现教学过程中的互动操作。

2、达到的效果

1）浇注生产车间虚拟场景重现；

2）浇注设备虚拟场景重现；

3）浇注设备虚拟装配操作；

4）自动浇注工艺过程虚拟场景重现；

5）浇注过程安全规程虚拟场景重现。