1、II基于虛擬現(xiàn)實(shí)的鑄造工藝流程仿真大部分機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生并沒(méi)有真正意義上的進(jìn)行鑄造工藝實(shí)驗(yàn)，多數(shù)是從書(shū)上獲得理論知識(shí)，或者是在金工實(shí)習(xí)時(shí)，聽(tīng)或觀察老師的操作，使得很多學(xué)生并不熟悉真正的鑄造是如何進(jìn)行的。針對(duì)這種情況，本文利用虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)仿真鑄造工藝的流程，使得學(xué)生可以在沒(méi)有現(xiàn)實(shí)設(shè)備的基礎(chǔ)下，也能依靠自學(xué)或者書(shū)本的知識(shí)，自己進(jìn)行虛擬的鑄造實(shí)驗(yàn)。鑄造工藝有很多類(lèi)型，本文選擇了壓力鑄造工藝流程的仿真。壓力鑄造是一種精密的鑄造技術(shù)，是一種不可或缺的鑄造技術(shù)，也是機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生必須掌握的鑄造技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)綜合利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等等多種技術(shù)，通過(guò)產(chǎn)生視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等，使得用戶(hù)產(chǎn)生一種

2、身臨其境的感覺(jué)。其中很多軟件能實(shí)現(xiàn)這種技術(shù)，本文采用了容易掌握和理解的EONStudio來(lái)實(shí)現(xiàn)壓鑄工藝的仿真。本文首先對(duì)壓力鑄造作了簡(jiǎn)介，對(duì)其四種類(lèi)型：熱室壓力鑄造、冷室臥式壓力鑄造、冷室立式壓力鑄造和冷室全立式壓力鑄造的工藝流程進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并且選擇了熱室壓力鑄造和冷室臥式壓力鑄造進(jìn)行工藝仿真。而后簡(jiǎn)單介紹了EONStudio的重要功能，采用多種節(jié)點(diǎn)的配合作用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)壓力鑄造工藝流程的仿真。 第一章緒論1.1選題的背景及意義機(jī)械工程是社會(huì)發(fā)展和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的基礎(chǔ)學(xué)科之一。機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)在整個(gè)教育中是非常重要的一部分。但我國(guó)機(jī)械專(zhuān)業(yè)的教學(xué)長(zhǎng)期以來(lái)沿用原蘇聯(lián)的教學(xué)模式。而這種教學(xué)模式

3、存在著嚴(yán)重的弊端，例如專(zhuān)業(yè)口徑較窄、專(zhuān)業(yè)劃分過(guò)細(xì)、內(nèi)容相對(duì)過(guò)深、體系過(guò)于陳舊。隨著我國(guó)的新技術(shù)的迅速發(fā)展，使機(jī)械工程、機(jī)械制造比以前的時(shí)代發(fā)生了根本性變化。這種傳統(tǒng)的機(jī)械類(lèi)教學(xué)模式必須徹底改革，不然就不會(huì)有創(chuàng)新。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種將課本知識(shí)結(jié)合到實(shí)際的教學(xué)方式，實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅鞏固了學(xué)生課本上的基礎(chǔ)知識(shí)，而且還能夠培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力和動(dòng)腦能力。由于機(jī)械專(zhuān)業(yè)屬于工科類(lèi)教學(xué)，對(duì)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手操作能力要求極高，所以實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提高機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手操作能力的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)。但是由于各種條件的限制，比如操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備難度大、缺乏實(shí)驗(yàn)設(shè)備、容易精密儀器損壞、實(shí)驗(yàn)時(shí)間和資源的消耗大等，學(xué)生缺乏大量去嘗試的

4、機(jī)會(huì)，也因此這的相當(dāng)數(shù)量的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新教學(xué)不能正常開(kāi)展，另外一些抽象性的實(shí)驗(yàn)在現(xiàn)實(shí)情景中很難實(shí)現(xiàn)，例如鑄造等等，從而耽誤了對(duì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可使虛擬出來(lái)的效果接近真實(shí)實(shí)驗(yàn)效果1。鑄造成型在現(xiàn)代加工中占有不可或缺的地位，是制造生產(chǎn)復(fù)雜零件最靈活的方法。鑄造實(shí)習(xí)是金工實(shí)習(xí)重要的環(huán)節(jié)之一，通過(guò)鑄造實(shí)習(xí)學(xué)生可以學(xué)習(xí)到常規(guī)的鑄造工藝，同時(shí)也能夠了解到基本先進(jìn)的鑄造技術(shù)。但是因?yàn)槭艿轿覈?guó)傳統(tǒng)教育思想的影響，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式一直有一下幾個(gè)方面的問(wèn)題:（1）教學(xué)方法基本上還是老師帶學(xué)生的模式，老師做學(xué)生在一旁看和模仿，過(guò)多的約束使學(xué)生難以發(fā)揮自己的想象空間，形成了一種被動(dòng)的模

5、仿實(shí)習(xí)，而不是由學(xué)生自己摸索得到的知識(shí)。在過(guò)去的實(shí)習(xí)教學(xué)中，都是由指導(dǎo)老師示范砂型的制作過(guò)程，然后由學(xué)生進(jìn)行模仿進(jìn)行操作，然而大部分學(xué)生做出來(lái)的作品都是基本的形狀；（2）后續(xù)的澆注過(guò)程沒(méi)有得到很好的展開(kāi)，學(xué)生很難對(duì)砂型鑄造的后續(xù)金屬澆注過(guò)程有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)，例如不同金屬熔煉所需要具備的條件、澆注前金屬液體的微觀狀態(tài)、鑄件的成型過(guò)程以及鑄件可能產(chǎn)生的缺陷等。而且在這種情況下學(xué)生很容易失去對(duì)實(shí)習(xí)的興趣以及實(shí)習(xí)的成就感，從而打擊到了學(xué)生實(shí)習(xí)的積極性，并且影響到部分同學(xué)的學(xué)習(xí)熱情；（3）學(xué)生在實(shí)際操作之前沒(méi)有得到相關(guān)實(shí)習(xí)的理論教學(xué)。例如學(xué)生沒(méi)有掌握砂型鑄造的要點(diǎn)，有的學(xué)生不是十分了解基本操作步驟。華南

6、理工大學(xué)機(jī)械工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心是首批國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心之一，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一系列校內(nèi)具有特色的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)。但是仍然缺少一個(gè)虛擬鑄造實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在學(xué)?，F(xiàn)有的資源下，金工實(shí)習(xí)時(shí)砂型鑄造都是用沙代替砂型，用蠟代替金屬的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)。即使學(xué)校重新建造鑄造車(chē)間，一方面無(wú)法滿(mǎn)足多人同時(shí)實(shí)驗(yàn)的要求，另一方面很難發(fā)揮學(xué)生們的想象力和創(chuàng)造性，而且實(shí)驗(yàn)室的維修和材料等的支出也是一個(gè)不小的成本。所以有必要搭建一個(gè)基于虛擬現(xiàn)實(shí)的鑄造仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來(lái)解決以上問(wèn)題。這樣做的意義有以下三點(diǎn)：（1）可以減少教學(xué)和研究成本，節(jié)約研制經(jīng)費(fèi)，充分發(fā)揮現(xiàn)有的科學(xué)儀器的作用，提高效率。特別是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)許多儀器的資源共享，避免

7、了大型儀器設(shè)備的重復(fù)添置，減少不必要的浪費(fèi)1；（2）減少危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)或操作給人帶來(lái)的危害。以往對(duì)于危險(xiǎn)的或容易對(duì)人體造成傷害的實(shí)驗(yàn)，例如鑄造時(shí)高溫的金屬溶液容易燙傷學(xué)生，一般采用觀看老師操作或者觀看電視錄像的方式來(lái)取代實(shí)驗(yàn)，學(xué)生無(wú)法直接親手操作，獲得親身的體會(huì)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的虛擬實(shí)驗(yàn)，則可以避免這種顧慮；（3）提高學(xué)生的自學(xué)能力，學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，靠自己自學(xué)，擺脫了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師做一遍學(xué)生跟著做的弊端，大大地提高了學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性2。1.2壓力鑄造技術(shù)簡(jiǎn)介1.2.1壓力鑄造的工藝原理壓鑄是指在高速高壓的作用下，將液態(tài)或半液態(tài)金屬填入壓鑄模型腔，并使金屬液在一定的壓力下快速凝固成

8、鑄件的一種精密鑄造方法。依照壓鑄機(jī)種類(lèi)不同，壓鑄方法主要可以可分為熱室壓鑄和冷室壓鑄兩大類(lèi)。熱室壓鑄中，壓射系統(tǒng)的壓室置于坩堝內(nèi)，壓鑄過(guò)程中，壓射沖頭上升使進(jìn)料口露出時(shí)，液態(tài)金屬由坩堝進(jìn)入壓室中。壓射沖頭下壓時(shí)，液態(tài)金屬沿著通道經(jīng)噴嘴進(jìn)入壓鑄模的澆注系統(tǒng)而填充模具的型腔。等待金屬冷凝成型后，即可開(kāi)模，并由推出機(jī)構(gòu)推出壓鑄件。熱室壓鑄的工藝原理如圖1-1所示。a）壓射之前b）壓射之后圖1-1熱室壓鑄工藝原理簡(jiǎn)圖冷室壓鑄中，熔化金屬的坩堝和壓室是分開(kāi)的，壓鑄時(shí)，需要從熔化爐的坩堝內(nèi)盛取液態(tài)金屬注入壓室再進(jìn)行壓鑄。壓鑄時(shí)，首先壓鑄模合攏鎖緊后，用澆勺把液態(tài)金屬由注口倒入橫臥的壓室中，然后壓射沖頭向前

9、移動(dòng)，把液態(tài)金屬壓入壓鑄模，接著動(dòng)模移開(kāi)，打開(kāi)壓鑄模，成型的鑄件連同澆注余料一起隨動(dòng)模移動(dòng)，最后由推桿機(jī)構(gòu)把鑄件推離動(dòng)模。冷室壓鑄生產(chǎn)效率較熱室低，但其應(yīng)用范圍較廣，鋁、鋅、鎂、銅等有色合金均可使用冷室壓鑄方法加工。冷室壓鑄的工藝原理如圖1-2所示。a）壓射之前b）壓射之后圖1-2冷室壓鑄工藝原理簡(jiǎn)圖1.2.2壓力鑄造的工藝特點(diǎn)高速充型和高壓凝固是壓力鑄造時(shí)液態(tài)金屬填充成型的兩大特點(diǎn)，也是壓力鑄造工藝與其他鑄造工藝的最根本區(qū)別。壓鑄時(shí)得壓射壓力一般為20200MPa,最高可達(dá)500MPa；充填速度可達(dá)0.5150m/s；充填時(shí)間一般為0.010.2s。另外，由于壓鑄時(shí)高壓高速,因此壓鑄模具必須

10、采用金屬材料,并要求具有很高的加工精度和較低的表面粗糙度。上述特點(diǎn)也決定了壓鑄工藝本身的優(yōu)缺點(diǎn)。1壓鑄工藝的主要優(yōu)點(diǎn)：（1）壓鑄件尺寸精度高，而且表面粗糙度低；（2）可壓鑄薄壁復(fù)雜鑄件；（3）壓鑄件的表面硬度和強(qiáng)度高；（4）生產(chǎn)效率高；2壓鑄工藝的主要缺點(diǎn)：（1）壓鑄件中的氣孔很難避免；（2）壓鑄件合金類(lèi)受到限制；（3）壓鑄件斷面組織及性能變化較大；（4）壓鑄尺寸和質(zhì)量受到限制。1.2.3壓力鑄造發(fā)展概況壓力鑄造技術(shù)是目前鑄造生產(chǎn)中技術(shù)含量較高的先進(jìn)鑄造方法之一，其產(chǎn)品質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高、經(jīng)濟(jì)效益佳，因此被普遍應(yīng)用于各類(lèi)制造行業(yè)。以鋅合金為代表的低熔點(diǎn)合金壓鑄件應(yīng)用較為廣泛，如電表骨架、汽車(chē)連

11、桿、殼體、照相機(jī)零件等；鋁合金壓鑄件性能不斷改善，應(yīng)用日益增多，大多使用在紡織機(jī)械配件、氣缸體、車(chē)門(mén)、離合器、水泵外殼、減壓閥、摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱、電機(jī)轉(zhuǎn)子中；鎂合金壓鑄件因其材料比強(qiáng)度較高而多應(yīng)用在飛機(jī)零件中。20世紀(jì)80年代以后，隨著自動(dòng)控制技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)的迅速發(fā)展，通過(guò)對(duì)這些先進(jìn)技術(shù)的綜合應(yīng)用，壓鑄技術(shù)、工藝和壓鑄機(jī)日漸完善。壓射工藝參數(shù)的檢測(cè)、壓射過(guò)程監(jiān)控和顯示、故障診斷及報(bào)警手段不斷更新，生產(chǎn)環(huán)境完善，壓鑄生產(chǎn)效率進(jìn)一步提高3。1983年，Toshiba公司實(shí)現(xiàn)了對(duì)壓鑄過(guò)程的計(jì)算機(jī)控制。該控制系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程設(shè)定壓鑄機(jī)預(yù)設(shè)程序、檢測(cè)機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)檢測(cè)顯示并打印、鎖模力

12、及模具厚度調(diào)節(jié)的自動(dòng)控制、生產(chǎn)管理的記錄和儲(chǔ)存、故障診斷等多種功能4。1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述1.3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的定義及特點(diǎn)虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality，簡(jiǎn)稱(chēng)VR）或稱(chēng)虛擬環(huán)境（VirtualEnvironment，簡(jiǎn)稱(chēng)VE）技術(shù)，是在計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、傳感器技術(shù)及多媒體技術(shù)等多種技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門(mén)綜合性技術(shù)4。它主要是通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)和味覺(jué)等來(lái)感覺(jué)到虛擬環(huán)境的圖像、聲音、力等等的信息，由此使用者產(chǎn)生出一種真實(shí)的感覺(jué)。虛擬現(xiàn)實(shí)是一門(mén)集成了人與信息的科學(xué)。它是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，生成逼真的虛擬環(huán)境，這些環(huán)境可以是真實(shí)的，也可以是完全虛擬構(gòu)建出來(lái)的模型，使

13、用者借助一定的硬件設(shè)備與虛擬世界中的物體進(jìn)行交互，獲得視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等從而產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)5。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為計(jì)算機(jī)的一個(gè)新領(lǐng)域，近年來(lái)逐漸被重視，并廣泛地應(yīng)用在軍事、建筑、工業(yè)仿真、醫(yī)學(xué)、文化教育、農(nóng)業(yè)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面6。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)可歸納如下：（1）交互性：交互性是指使用者通過(guò)輸入輸出設(shè)備如鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、特殊頭盔、數(shù)據(jù)手套等，來(lái)對(duì)虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行調(diào)整或操作。例如使用者利用數(shù)據(jù)手套用手去抓虛擬物體，這時(shí)手套產(chǎn)生作用力，使使用者有觸摸到物體的感覺(jué)，并且顯示屏上物體的位置產(chǎn)生位移，使用戶(hù)看到被抓的物體隨著手的移動(dòng)而移動(dòng)；（2）沉浸性：沉浸性是指用戶(hù)在虛擬環(huán)境中感受到的真實(shí)程度。虛擬

14、現(xiàn)實(shí)世界通過(guò)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生逼真的三維立體圖像，使用者與虛擬環(huán)境中的對(duì)象各種交互作用，使用戶(hù)如同在現(xiàn)實(shí)世界中一樣。這種感覺(jué)如此的真實(shí)，以至于能夠迷惑人們?nèi)轿坏爻两谔摂M環(huán)境中，稱(chēng)為虛擬環(huán)境的一份子，產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)；（3）多感知性：多感知性是指理想的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有出了一般計(jì)算機(jī)技術(shù)所擁有的視覺(jué)感知以外，還有聽(tīng)覺(jué)感知、觸覺(jué)感知、運(yùn)動(dòng)感知甚至是味覺(jué)或者嗅覺(jué)感知等；（4）自主性：自主性是指虛擬環(huán)境中物體依照現(xiàn)實(shí)中的物理定律的程度。例如，把一個(gè)物體推倒，它的運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度等等7。1.3.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)起源于美國(guó)，最初的目的是為了滿(mǎn)足國(guó)防方面的航空和航天需要，近年來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

15、得到了很大的重視，發(fā)展迅速。在這方面美國(guó)處于國(guó)際研究的前沿，他的研究最早，也是最廣泛的。早在20世紀(jì)80年代，美國(guó)國(guó)家航天航空局（NASA）就開(kāi)始了對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的研究，在1981年，他們就開(kāi)始研究空間信息顯示,1984年又開(kāi)始了虛擬視覺(jué)環(huán)境顯示（VIVED）項(xiàng)目，并開(kāi)發(fā)了虛擬界面環(huán)境（VIEW）工作站cAmes完善了HMD。北卡羅來(lái)納大學(xué)（UNC）是一所進(jìn)行VR研究最早的著名大學(xué)，他們從1970年開(kāi)始研究交互式分子建模，并解決了分子結(jié)構(gòu)的可視化，開(kāi)發(fā)了名為“WalkThough的漫游系統(tǒng)。LomaLinda大學(xué)醫(yī)學(xué)中心是一個(gè)經(jīng)常從事高難或有爭(zhēng)議醫(yī)學(xué)項(xiàng)目研究的單位，他們巧妙地把VR設(shè)備應(yīng)用于探討與

16、神經(jīng)疾病相關(guān)的問(wèn)題，并首創(chuàng)了VR兒科治療法。在歐洲，歐盟的個(gè)個(gè)成員如英國(guó)、德國(guó)、瑞典、西班牙等都積極地進(jìn)行了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的相關(guān)研究。在英國(guó)，ARRL有限公司主要研究一般性的硬件/軟件結(jié)構(gòu)問(wèn)題、人員因素問(wèn)題。在德國(guó)，德國(guó)國(guó)家數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)研究中心（GMD）專(zhuān)門(mén)有一個(gè)部門(mén)研究科學(xué)視算與VR技術(shù)。在亞洲，日本的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究得到迅速的發(fā)展。東京大學(xué)的原島研究室開(kāi)展了三項(xiàng)研究，分別是：三維結(jié)構(gòu)的判定、人類(lèi)面部表情特征的提取和三維形狀的表示、動(dòng)態(tài)圖像的提取。而東京大學(xué)另外一個(gè)研究室廣懶研究室野開(kāi)發(fā)了多項(xiàng)研究成果，如飛行仿真器。我國(guó)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相比較其他國(guó)家來(lái)說(shuō)起步較晚，技術(shù)上有一定的差距，但是依然有不

17、少的科研院所和重點(diǎn)高等學(xué)院不斷地努力研究著。其中清華大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)及臨場(chǎng)感等方面進(jìn)行了大量的研究，其中不少方案，如克服立體圖閃爍的措施、深度感實(shí)驗(yàn)測(cè)試和球面屏幕顯示和圖像隨動(dòng)等，都具有自己的特色8。另外北京航天大學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)與多媒體研究室主要為我國(guó)軍事模擬訓(xùn)練與演習(xí)提供一個(gè)多武器協(xié)同作戰(zhàn)或?qū)沟膽?zhàn)術(shù)演練系統(tǒng)，他們開(kāi)發(fā)了直升機(jī)虛擬仿真器、坦克虛擬仿真器、計(jì)算機(jī)兵力生成器等等9。1.3.3虛擬現(xiàn)實(shí)軟件簡(jiǎn)介虛擬現(xiàn)實(shí)軟件種類(lèi)有很多，包括Virtools、Quest3D、Converse3D、VR-Platform、EONStudio等。下面主要介紹的是EONStudio這款軟件。EONS

18、tudio是一種依據(jù)圖形使用者接口，用來(lái)研發(fā)實(shí)時(shí)3D多媒體應(yīng)用程序的工具，主要應(yīng)用在電子商務(wù)/營(yíng)銷(xiāo)/數(shù)字學(xué)習(xí)/教育訓(xùn)練與建筑空間等領(lǐng)域。研發(fā)步驟：首先是輸入3D對(duì)象，通常這些對(duì)象會(huì)先由3D繪圖軟件完成，如3DStudioMAX、Lightwave、SolidWorks等等。輸入模型后，就可以透過(guò)EON視覺(jué)圖型化程序接口、Scripting或C+程序代碼輕易讓模型加上動(dòng)作。最后，EON程序檔案可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)或封包展示io。EONStudio提供應(yīng)用廣泛的物體及貼圖，操作非常簡(jiǎn)便，使用者不需要是專(zhuān)業(yè)的程序設(shè)計(jì)師，就可自行增加豐富的互動(dòng)效果，而且有超過(guò)100個(gè)預(yù)設(shè)好的節(jié)點(diǎn)，擁有高靈活性與實(shí)用性。因?yàn)镋

19、ONStudio易學(xué)易用，即使是以前沒(méi)用使用過(guò)的人也可以很快可以熟悉這個(gè)軟件，并且表現(xiàn)逼真以及整合性強(qiáng)，所以本文主要就是利用EONStudio來(lái)實(shí)現(xiàn)工藝流程仿真。1.4文章構(gòu)架本文其他各章節(jié)安排如下：第二章，介紹本文中所設(shè)計(jì)的壓力鑄造工藝的基本理論知識(shí)和壓鑄機(jī)的基本組成結(jié)構(gòu)，并講解了壓力鑄造的工藝過(guò)程。第三章，概述了對(duì)于壓鑄機(jī)和車(chē)間的建模，簡(jiǎn)單介紹了如何利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)工藝仿真，最后給出本文仿真的壓鑄工藝方案。第四章，介紹了EON主要的節(jié)點(diǎn)應(yīng)用，并詳細(xì)地講解了壓鑄工藝仿真中各種功能的實(shí)現(xiàn)方法。第五章，概述了本次設(shè)計(jì)的主要成果，并提出不足，以待之后的改進(jìn)。第二章壓力鑄造關(guān)鍵技術(shù)2.1引言為了

20、對(duì)壓力鑄造的工藝流程進(jìn)行仿真，本章首先詳細(xì)分析壓力鑄造的重要參數(shù)，然后介紹壓鑄機(jī)的各個(gè)組成部分及其作用，為對(duì)其進(jìn)行建模打下基礎(chǔ)，然后對(duì)各個(gè)類(lèi)型的壓鑄機(jī)的工藝流程進(jìn)行介紹。2.2壓力鑄造的基本理論壓力鑄造的主要特點(diǎn)是金屬液在高壓、高速下充填壓鑄模的腔型，并在高壓下成型、結(jié)晶。因此，壓鑄過(guò)程中壓力和速度的變化及其作用至關(guān)重要的，它們直接影響金屬充填形態(tài)和金屬液在型腔中的運(yùn)動(dòng)，從而影響壓鑄件的質(zhì)量11。2.2.1壓鑄壓力壓鑄壓力是壓鑄工藝中主要的參數(shù)之一。壓鑄過(guò)程中的壓力是由泵產(chǎn)生的，泵借蓄壓器通過(guò)工作液體傳遞給壓射活塞，然后由壓射活塞經(jīng)壓射沖頭施加于壓室內(nèi)的金屬液中。作用于金屬液上的壓力是獲得致密

21、組織和清晰輪廓的鑄件的主要因素，所以為了正確利用壓鑄過(guò)程中各階段的壓力，了解并掌握壓鑄過(guò)程中作用在液態(tài)金屬上的壓力的變化情況是必須的。壓鑄過(guò)程中的壓力可以用壓射力和壓射比壓兩種形式來(lái)表示。（1）壓射力：壓鑄機(jī)壓射缸內(nèi)的工作液作用于壓射沖頭，使其推動(dòng)液態(tài)金屬充填模具型腔的力，稱(chēng)為壓射力。（2）壓射比壓：壓射比壓就是在壓射過(guò)程中，壓室內(nèi)單位面積上液態(tài)金屬所受到的靜壓力。壓射比壓是液態(tài)金屬在充填過(guò)程中各個(gè)階段實(shí)際所得到的作用力大小的表示方法，它反映了液態(tài)金屬在充填時(shí)得各個(gè)階段以及金屬液流經(jīng)各個(gè)不同截面時(shí)的力的概念。在壓鑄過(guò)程中，作用在液態(tài)金屬上的壓射比壓并不是一個(gè)常數(shù)，而是隨著壓射階段的變化而變化。

22、液態(tài)金屬在壓室與壓鑄模型腔中的運(yùn)動(dòng)可分解為四個(gè)階段，在不同階段，壓射沖頭的運(yùn)動(dòng)速度V與液態(tài)金屬所受到的壓射比壓p曲線，如圖2-1所示。第一階段T1：壓射沖頭以慢速V1前進(jìn)，封住澆口，液態(tài)金屬被推動(dòng)，其所受壓力p1也較低，此時(shí)p1僅用于克服壓室與液壓缸對(duì)運(yùn)動(dòng)活塞的摩擦阻力。第二階段T2：在壓射沖頭的作用下，金屬液完全充滿(mǎn)壓室至澆口處的空間，壓射沖頭的速度達(dá)到V2,壓力p2由于壓室中金屬的反作用力超過(guò)了pl。第三階段t3：液態(tài)金屬充填澆注系統(tǒng)和壓鑄模型腔，因?yàn)閮?nèi)澆口面積急劇縮小，所以金屬液流動(dòng)速度v3下降，而壓射比壓則上升到p3。第四階段t4：這一階段的主要任務(wù)是使鑄件在p4下凝固，所以速度下降到

23、0,壓力p4上升。所需最終壓力p4的大小與合金的種類(lèi)、狀態(tài)和對(duì)鑄件的成型質(zhì)量要求有關(guān)。上述過(guò)程成為四級(jí)壓射，根據(jù)工藝要求，壓鑄機(jī)應(yīng)均為四級(jí)壓射，但一些中小型的壓鑄機(jī)通常會(huì)把第二和第三階段合為一個(gè)階段。在整個(gè)過(guò)程中，p3和p4是最重要的，p3越高所得的充填速度越高，而p4越高則越容易得到外廓清晰、組織緊密并且表面粗糙度要求高的鑄件11。2.2.2壓鑄速度壓鑄中，壓鑄速度分為壓射速度和充填速度兩個(gè)概念。壓射速度是指壓鑄機(jī)壓射缸內(nèi)的壓力油推動(dòng)壓射沖頭前進(jìn)的線速度。充填速度是指液態(tài)金屬在壓力作用下，通過(guò)內(nèi)澆口進(jìn)入型腔的線速度，它的主要作用是把金屬液迅速地輸入型腔中，是獲得輪廓清晰、表面質(zhì)量高的鑄件的重

24、要因素12。速度和壓力是密切相關(guān)的兩個(gè)工藝參數(shù)，因此除有適當(dāng)?shù)膲荷浔葔和?，還必須正確地選擇速度。當(dāng)充填速度較低時(shí)，會(huì)使鑄件輪廓不清，甚至不能成型；當(dāng)充填速度較高時(shí)，即使壓射比壓較低也可以得到表面質(zhì)量高的鑄件。但是過(guò)高的充填速度會(huì)引起很多工藝缺點(diǎn)，主要有以下幾點(diǎn)：（1）高速的液態(tài)金屬容易流到空氣的前面，導(dǎo)致排氣通道的堵塞，型腔內(nèi)會(huì)形成氣泡。（2）高速金屬流產(chǎn)生漩渦，裹住空氣和最先進(jìn)入型腔的冷金屬使得鑄件容易產(chǎn)生氣孔和氧化雜質(zhì)。（3）高速金屬流對(duì)型壁的沖刷使得壓鑄模的磨損加快。（4）金屬液呈霧狀粘附在型壁上，使得后進(jìn)入的金屬液不能和它熔合形成表面缺陷，使得鑄件表面質(zhì)量降低。影響充填速度的因素有三個(gè)

25、，分別是：壓射速度、壓射比壓和內(nèi)澆口截面積。所以生產(chǎn)中通常采用調(diào)整充填速度的方法是：調(diào)整壓射速度、改變壓射比壓和調(diào)整內(nèi)澆口的截面積。2.3壓鑄機(jī)的主要組成部分壓鑄機(jī)主要由合模機(jī)構(gòu)、壓射機(jī)構(gòu)、推出和抽芯機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、機(jī)架等。下面主要介紹幾個(gè)關(guān)鍵的機(jī)構(gòu)的作用。（1）合模機(jī)構(gòu)壓鑄機(jī)的開(kāi)、合模及鎖模裝置統(tǒng)稱(chēng)為合模機(jī)構(gòu)，其功能是打開(kāi)和鎖緊壓鑄模。壓鑄機(jī)的壓射機(jī)構(gòu)可以產(chǎn)生很高的壓射力，使金屬液進(jìn)入型腔后產(chǎn)生很大的作用力。所以要求合模機(jī)構(gòu)具有足夠的剛度和鎖緊力，保證壓鑄模在充型和增壓階段不被脹開(kāi)?，F(xiàn)代壓鑄機(jī)的開(kāi)、合?；静捎靡簤?曲肘式合模機(jī)構(gòu)，傳統(tǒng)的全液壓合模方式已經(jīng)很少使用了。因?yàn)榕c全液壓合

26、模機(jī)構(gòu)相比，曲肘合模機(jī)構(gòu)的推力放大，其合模缸直徑可大大減少。液壓-曲肘式開(kāi)合模機(jī)構(gòu)包括開(kāi)合模液壓缸、曲肘、動(dòng)模板等裝置，其結(jié)構(gòu)及原理如圖。工作時(shí)，開(kāi)合模液壓缸驅(qū)動(dòng)曲肘機(jī)構(gòu)做彎曲或伸直動(dòng)作，帶動(dòng)動(dòng)模板前后移動(dòng)，完成開(kāi)模和合模運(yùn)動(dòng)。此外，液壓-曲肘機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，剛性大，系統(tǒng)控制簡(jiǎn)單，但是缺點(diǎn)是曲肘機(jī)構(gòu)易磨損，加工精度要求較高13。a）合模時(shí)b）開(kāi)模時(shí)圖2-1曲肘機(jī)構(gòu)（2）壓射機(jī)構(gòu)壓射機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)壓鑄工藝的關(guān)鍵部分，它的功能是將金屬液以要求的速度壓入壓鑄模型腔中，并快速增壓使其在高壓下凝固，形成完整的致密壓鑄件。壓射機(jī)構(gòu)位于壓鑄機(jī)的前端，壓鑄機(jī)通過(guò)壓射機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)工藝要求的壓射速度、壓射壓力和建壓

27、時(shí)間等重要參數(shù)。所以壓射機(jī)構(gòu)的性能在很大程度體現(xiàn)了壓鑄機(jī)的工藝性能。冷室壓鑄機(jī)壓射機(jī)構(gòu)主要包括蓄能器、壓射缸、增壓缸、壓室、壓射杠、及沖頭等，其結(jié)構(gòu)如圖。熱室壓鑄機(jī)除上述組成以外，還包括鵝頸、射料管、噴嘴等，但一般不包括增壓缸。目前使用的先進(jìn)壓鑄機(jī)，其壓射壓力選擇及壓射過(guò)程均可由計(jì)算機(jī)控制。（3）推出機(jī)構(gòu)壓鑄件在型腔中成型后，壓鑄模打開(kāi)，附于動(dòng)模型腔內(nèi)的壓鑄件需要借助壓鑄機(jī)推出機(jī)構(gòu)將其推離動(dòng)模，以便將其取出。推出機(jī)構(gòu)包括推出液壓缸、推出板、推桿等裝置。2.4壓力鑄造的工藝流程壓鑄可分為熱室壓鑄機(jī)壓力鑄造和冷室壓鑄機(jī)壓力鑄造兩大類(lèi)。其中冷室壓鑄機(jī)壓力鑄造又分為立式、臥式和全立式壓鑄機(jī)壓鑄。（1）

28、熱室壓鑄機(jī)的壓鑄過(guò)程：熱室壓鑄機(jī)的壓室浸在保溫坩堝內(nèi)的熔融合金中，壓射部件裝在坩堝上面，其壓鑄過(guò)程如圖2-2所示。圖2-2熱室壓鑄原理1-金屬液；2-坩堝；3-壓射沖頭；4-壓室；5-進(jìn)口；6-通道；7-噴嘴；8-壓鑄模其基本原理如下：壓鑄過(guò)程中，金屬液在壓射沖頭上升時(shí)進(jìn)入壓室；壓射沖頭下壓時(shí)，金屬液沿著通道經(jīng)噴嘴充填壓鑄模型腔，待金屬液冷去凝固成型后，壓射沖頭上升，此時(shí)開(kāi)模取出鑄件，完成一個(gè)壓鑄循環(huán)。（2）立式壓鑄的壓鑄過(guò)程：合模后，澆入壓室中的金屬液被已封住噴嘴空的反料沖頭托住，當(dāng)壓射沖頭向下運(yùn)動(dòng)壓到金屬液液面時(shí)，反料沖頭開(kāi)始下降，打開(kāi)澆口道孔，金屬液進(jìn)入模具型腔，凝固后，壓射沖頭退回，反

29、料沖頭上升，切除余料，并將其頂出壓室，取出余料后，反料沖頭降到原位，然后開(kāi)模取出鑄件，完成一個(gè)壓鑄循環(huán)，其壓鑄過(guò)程如圖2-3所示14。圖2-3冷室立式壓鑄原理1-壓射沖頭；2-壓室；3-反料沖頭；4-定模；5-金屬液；6-型芯；7-動(dòng)模（3）冷室臥式壓鑄機(jī)的壓鑄過(guò)程：合模后，金屬液澆入壓室，壓射沖頭向前推動(dòng)金屬液經(jīng)澆道壓入模具型腔，凝固冷卻成壓鑄件，動(dòng)模移動(dòng)與定模分開(kāi)而開(kāi)模，在推出機(jī)構(gòu)作用下推出鑄件，取出鑄件，完成一個(gè)壓鑄循環(huán)，其壓鑄過(guò)程如圖2-4所示。圖2-4冷室臥式壓鑄原理（4）冷室全立式壓鑄機(jī)的壓鑄過(guò)程：金屬液澆入壓室后合模，壓射沖頭上壓，使金屬液進(jìn)入模具型腔，凝固冷卻成壓鑄件，動(dòng)模向上

30、移動(dòng)與定模分開(kāi)而開(kāi)模，在推出機(jī)構(gòu)作用下推出鑄件，在開(kāi)模同時(shí)，壓射沖頭上升到稍高于分型面頂出余料，壓射沖頭復(fù)位，取出鑄件，完成一個(gè)壓鑄循環(huán)，其壓鑄過(guò)程如圖2-5所示15。a）澆注-合模b）壓鑄c）開(kāi)模圖2-5冷室全立式壓鑄原理1-壓射沖頭；2-金屬液；3-壓室；4-定模；5-動(dòng)模；6-型腔；7-余料2.6本章小結(jié)本章主要介紹了壓力鑄造的兩個(gè)重要的參數(shù)，壓鑄壓力和壓鑄速度。并詳細(xì)分析了壓鑄機(jī)的三個(gè)關(guān)鍵組成部分的作用，分別是合模機(jī)構(gòu)、壓射機(jī)構(gòu)和推出機(jī)構(gòu)。依據(jù)壓鑄機(jī)的類(lèi)型，熱室壓鑄機(jī)、冷室臥式壓鑄機(jī)、冷室立式壓鑄機(jī)和冷室全立式壓鑄機(jī)，簡(jiǎn)要介紹了它們的工藝流程。第三章壓鑄工藝流程仿真3.1引言壓力鑄造是

31、一門(mén)精密的鑄造工藝技術(shù)，在進(jìn)行工藝仿真前，必須先對(duì)其工藝仿真進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。本章將以壓力鑄造工藝仿真為對(duì)象，詳細(xì)介紹壓鑄機(jī)的建模過(guò)程和仿真工藝的技術(shù)，并最后做出對(duì)壓力鑄造工藝流程的仿真最終方案。3.2壓鑄機(jī)及車(chē)間建模在進(jìn)行壓鑄的工藝仿真之前，首先需要建立壓鑄設(shè)備（主要是壓鑄機(jī)）和進(jìn)行工藝的環(huán)境的模型。本文使用SolidWorks來(lái)建立壓鑄機(jī)和車(chē)間的模型。壓鑄機(jī)和車(chē)間的建模過(guò)程大概可以分為3個(gè)階段：1）在SolidWorks上初步建立模型，并將SolidWorks文件轉(zhuǎn)化為VRML格式；2）將VRML文件導(dǎo)入到3dsMax中進(jìn)行模型的渲染，再將3dsMax文件轉(zhuǎn)化為EON文件；3）在EONStud

32、io中對(duì)模型進(jìn)一步處理。（1）在SolidWorks里初步建模。車(chē)間模型的設(shè)計(jì)主要是參照學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室車(chē)間，主要的模型包括主體房屋、窗戶(hù)、屋頂?shù)闹渭堋L(fēng)扇、滅火筒、其他實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、注意事項(xiàng)板和車(chē)間周?chē)慕ㄖ铜h(huán)境。壓鑄機(jī)的模型則是既參照學(xué)校原有的壓鑄機(jī)設(shè)備，但由于這臺(tái)壓鑄機(jī)正在處于維修中，導(dǎo)致測(cè)量尺寸不便和部分零件丟失，所以更多地參考是網(wǎng)上搜索的資料、圖片和從圖書(shū)館借來(lái)的書(shū)上的資料，如圖3-1是壓鑄機(jī)的外殼。最后將裝配圖另存為VRML格式。圖3-1壓鑄機(jī)的外殼模型圖3-1冷室臥式壓鑄機(jī)的模型圖3-2車(chē)間的模型（2）在3dsMax里渲染模型。由于SolidWorks的渲染效果不太好，所以將模

33、型轉(zhuǎn)化格式后導(dǎo)入到3dsMax里進(jìn)行渲染。渲染主要用到的是3dsMax中的材質(zhì)編輯器。在這個(gè)材質(zhì)編輯器里可以創(chuàng)建自己的材質(zhì)，并且可以貼圖，樓房的墻壁和注意事項(xiàng)板都是貼圖出來(lái)的效果，渲染效果如圖3-3所示。然后利用EONRaptor插件將模型保存為eoz格式。圖3-3模型渲染后的效果（3）在EONStudio里進(jìn)一步處理。在EONStudio中，添加背景的設(shè)置和燈光等。經(jīng)過(guò)三個(gè)階段的建模、渲染和再處理后，最終生成了比較真實(shí)的模型，之后就可以在EONStudio里進(jìn)行工藝仿真的設(shè)計(jì)。圖3-4EON中處理后的效果3.3工藝仿真技術(shù)工藝仿真技術(shù)是利用虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)軟件（如EON）在

34、建好的三維場(chǎng)景中，與場(chǎng)景中物體的進(jìn)行交互，來(lái)模仿現(xiàn)實(shí)中機(jī)械的運(yùn)動(dòng)和鑄件的成型過(guò)程實(shí)現(xiàn)虛擬的工藝流程。工藝仿真的關(guān)鍵是正確把握住工序的正確順序和零部件之間的約束。從時(shí)間上來(lái)說(shuō)，機(jī)械零件的運(yùn)動(dòng)時(shí)間即為工序的順序。工藝進(jìn)行中零部件按照事先規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)出工藝的有序性。從空間上來(lái)看，零部件的空間移動(dòng)視為位置變化，總體體現(xiàn)在整個(gè)機(jī)械裝置的動(dòng)作。工藝仿真的過(guò)程如下：用戶(hù)向計(jì)算機(jī)發(fā)出進(jìn)行某個(gè)工序的指令，計(jì)算機(jī)識(shí)別命令后查找出相應(yīng)的機(jī)械零部件，并查找相關(guān)邏輯動(dòng)作，然后使一連串的零部件按照相應(yīng)的邏輯進(jìn)行時(shí)間和空間上的運(yùn)動(dòng)。3.4壓鑄工藝仿真流程實(shí)現(xiàn)方案前面已經(jīng)提到過(guò)，壓力鑄造主要是可以分為兩大類(lèi)，一類(lèi)

35、是熱室壓鑄機(jī)壓力鑄造，另一類(lèi)是冷室壓鑄機(jī)壓力鑄造，所以最后決定制作兩個(gè)壓鑄機(jī)的工藝仿真。一個(gè)是熱室壓鑄機(jī)的工藝仿真，另外一個(gè)是冷室臥式壓鑄機(jī)的工藝仿真。3.4.1熱室壓鑄機(jī)壓力鑄造熱室壓鑄機(jī)壓力鑄造的第一步就是合模。合模并不是簡(jiǎn)單地把動(dòng)模板移到定模板上，因?yàn)樗尿?qū)動(dòng)系統(tǒng)是曲肘機(jī)構(gòu)，關(guān)鍵點(diǎn)是把曲肘機(jī)構(gòu)的幾個(gè)連桿間的運(yùn)動(dòng)，由于連桿的運(yùn)動(dòng)并不是簡(jiǎn)單的繞同一個(gè)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)或者是平行于一根軸運(yùn)動(dòng)，而是連桿1在動(dòng)，而連桿2則是繞著連桿1旋轉(zhuǎn)，如圖3-5所示，所以這里就要使用EON里的自由度節(jié)點(diǎn)來(lái)解決了。為了能夠很好地實(shí)現(xiàn)合模工序，必須要把曲肘機(jī)構(gòu)中的每個(gè)連桿的運(yùn)動(dòng)軌跡都要算出來(lái)，這樣才能在EON上實(shí)現(xiàn)合模工序的

36、仿真。圖3-5接著的工序就是沖頭上升，讓金屬液從坩堝流入壓室中，然后沖頭下壓，封住金屬液的入口，并且把金屬液壓向鵝頸管，通過(guò)鵝頸管進(jìn)入模具中。這個(gè)工序的仿真關(guān)鍵點(diǎn)是能夠讓沖頭能夠有上下移動(dòng)的能力，并且體現(xiàn)出金屬液的流動(dòng)。沖頭的移動(dòng)可以通過(guò)EON的位置節(jié)點(diǎn)可以解決，但是關(guān)于金屬液的流動(dòng)，想過(guò)很多辦法，都不能夠很好地解決，所以暫時(shí)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。然后就是鑄件成型，開(kāi)模。開(kāi)模和合模運(yùn)動(dòng)相似，關(guān)鍵是把曲肘機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。最后的工序是把完成的鑄件頂出。方案如圖3-6所示。圖3-6流程圖3.4.2冷室臥式壓鑄機(jī)冷室臥式壓鑄機(jī)和熱室壓鑄機(jī)的最大不同之處就是，冷室臥式壓鑄機(jī)的壓室不是浸在金屬液中的，在進(jìn)行壓鑄之前，必

37、須從壓鑄機(jī)外的坩堝內(nèi)取金屬液倒入壓室中，然后再進(jìn)行壓鑄工藝。另外，冷室臥式壓鑄機(jī)的沖頭是水平移動(dòng)的，而且也不需要后退讓金屬液進(jìn)入壓室。除此以外，冷室臥式壓鑄機(jī)與熱室壓鑄機(jī)的壓鑄工藝仿真實(shí)現(xiàn)大致相同。3.5本章總結(jié)本章主要簡(jiǎn)要講解了利用SolidWorks對(duì)壓鑄機(jī)和車(chē)間模型的建造，利用3dsMax對(duì)其進(jìn)行渲染，最后在EONStudio上處理生成逼真的虛擬模型。并且說(shuō)明了利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)工藝仿真的關(guān)鍵是時(shí)間和空間上的邏輯關(guān)系。最后分析了選取出來(lái)的兩種壓鑄工藝的仿真流程。第四章基于EON的壓鑄工藝流程仿真4.1引言本章將主要介紹EON中的節(jié)點(diǎn)作用，并配合利用這些節(jié)點(diǎn)的功能詳細(xì)地說(shuō)明了在EON中如

38、何實(shí)現(xiàn)在工藝仿真過(guò)程的各種更高級(jí)的應(yīng)用。4.2EON工藝流程仿真技術(shù)及相關(guān)節(jié)點(diǎn)4.2.1EON工藝流程仿真技術(shù)三維模型完成并導(dǎo)入到EON后，每一個(gè)物體在EON中都有對(duì)應(yīng)的框架節(jié)點(diǎn)。每一個(gè)框架節(jié)點(diǎn)下，都存有對(duì)應(yīng)物體的材質(zhì)和3D模型，如圖所示。在工藝仿真的過(guò)程中，某個(gè)零部件的運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)控制零部件對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的位置平移和旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。但是，如何實(shí)現(xiàn)工序的順序，是一個(gè)十分關(guān)鍵的問(wèn)題。在EON中，可以通過(guò)按鈕節(jié)點(diǎn)和邏輯的設(shè)定有效地解決工序的順序問(wèn)題。所以總的來(lái)說(shuō)，EON工藝流程仿真最重要的兩個(gè)組成部分是：1.零部件的運(yùn)動(dòng)通過(guò)控制其節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)；2.工序的順序通過(guò)設(shè)定的按鈕和邏輯完成。4.2.2EON相關(guān)節(jié)

39、點(diǎn)介紹一個(gè)EON應(yīng)用程序是將各種各樣的節(jié)點(diǎn)按照設(shè)定的邏輯關(guān)系連接而成的。而這些節(jié)點(diǎn)在模擬程式中可以起到不同的作用。例如，實(shí)現(xiàn)聲音的節(jié)點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)行走效果的節(jié)點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)交互的節(jié)點(diǎn)等等。下面就來(lái)介紹一下工藝仿真過(guò)程中比較重要的節(jié)點(diǎn)。(1)框架節(jié)點(diǎn)(Framenode)框架節(jié)點(diǎn)是最常見(jiàn)的節(jié)點(diǎn)，可以拖動(dòng)任何功能節(jié)點(diǎn)到其下面,可以在它的下層節(jié)點(diǎn)上表現(xiàn)平移、旋轉(zhuǎn)以及比例設(shè)定?？蚣芄?jié)點(diǎn)被用來(lái)群組多個(gè)節(jié)點(diǎn)，泳衣制作出合適的模擬結(jié)構(gòu)。如圖所示，可以把想要同時(shí)改變透明度的部件放在同一個(gè)框架父節(jié)點(diǎn)下面，這樣子編輯的時(shí)候要就可以迅速地找到自己需要的零部件。-也勺lengshitoiuning+勒l(shuí)engEhi_waik

40、+也勺lengshi_men十詢(xún)aimiu圖4-1框架節(jié)點(diǎn)(2)自由度節(jié)點(diǎn)(DegreeOfFreedomnode)這個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠重新定義下層節(jié)點(diǎn)的中心坐標(biāo)位置。放置在自由度節(jié)點(diǎn)下得下層節(jié)點(diǎn)內(nèi)的物體能夠透過(guò)自由度的重新定義，將改變下城節(jié)點(diǎn)內(nèi)的物體原有的旋轉(zhuǎn)軸中心位置，也可設(shè)定成只能沿著某一軸移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)一定的角度。曰“片i+由tbreshi一tnibanreshi_hemchuoEtbtbl圖4-2自由度節(jié)點(diǎn)(3)切換開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)(Latchnode)個(gè)切換零部件透明化的一個(gè)開(kāi)關(guān)，只要有觸發(fā)效果，就能轉(zhuǎn)換零部件的狀態(tài)，如圖所示。圖4-3切換開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用(4)放置節(jié)點(diǎn)(Placenode)放置節(jié)點(diǎn)將物體

41、放置到一個(gè)新的位置上，移動(dòng)到局里物件現(xiàn)在位置的相對(duì)位置或是移動(dòng)到局里物件原始位置的絕對(duì)位置。放置節(jié)點(diǎn)改變其上層節(jié)點(diǎn)的位置(X,Y，乙H,P和R值)，它的設(shè)定如圖所示。其上層節(jié)點(diǎn)必須要有支援平移和旋轉(zhuǎn)的功能。放置節(jié)點(diǎn)不僅僅能夠可以移動(dòng)物件，它也可以放入攝像機(jī)的框架里，使得攝像機(jī)也能夠移動(dòng)制造出用戶(hù)在虛擬現(xiàn)實(shí)中移動(dòng)的感覺(jué)，如圖所示。PlacePzopeETtlBSpTLiietomoveTypen：|ld幻廣EV.-TV：|：一nlrr-iYrhenu(Requeststart圖4-5文本控制節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用(6)點(diǎn)擊傳感器節(jié)點(diǎn)(ClickSensornode)點(diǎn)擊傳感器節(jié)點(diǎn)是在模擬的視窗畫(huà)面下偵測(cè)用戶(hù)

42、對(duì)著某物體按下鼠標(biāo)左鍵的動(dòng)作。點(diǎn)擊傳感器節(jié)點(diǎn)必須放置在框架節(jié)點(diǎn)下，這些被定義的框架和它下層的物體節(jié)點(diǎn)可以感應(yīng)到鼠標(biāo)點(diǎn)擊的動(dòng)作。g匡2ODOOROickSenEaiIOOQRQE：u花iriNmgal皿審IHJickSerriiaimELiltonOciTrJruel：*jriqi(5ctRun|IDDDRDaODOORO圖4-6點(diǎn)擊傳感器節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用(7)時(shí)間觸發(fā)器節(jié)點(diǎn)(TimeSensornode)時(shí)間觸發(fā)器節(jié)點(diǎn)可以在規(guī)定的間隔內(nèi)產(chǎn)生脈沖，而這些脈沖可以用來(lái)控制其他的一些節(jié)點(diǎn)，產(chǎn)生互動(dòng)的效果。圖4-7時(shí)間觸發(fā)器節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用(8)任務(wù)節(jié)點(diǎn)(Tasknode)任務(wù)節(jié)點(diǎn)有四個(gè)文件夾，分別是Activa

43、teOnStarted，DeactivateOnStarted，ActivateOnCompleted和DeactivateOnStarted,它們可以控制在文件夾內(nèi)的節(jié)點(diǎn)，在任務(wù)節(jié)點(diǎn)的開(kāi)始或者是結(jié)束時(shí)激活或者失活。這個(gè)節(jié)點(diǎn)可以解決程式中很多順序的問(wèn)題。-:11-Ts.skde2ctedcr2玄L：ituhLL：tctiEj1touiriing7|tuurninr菁Litch4A-:tivateLnC:mpletedHeartivateOnCompleted_dActivateOnStarted圖4-8任務(wù)節(jié)點(diǎn)4.3壓鑄工藝流程仿真的實(shí)現(xiàn)4.3.1外殼透明化的實(shí)現(xiàn)外殼透明化是為了讓用戶(hù)能更清楚

44、地觀察到壓鑄機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)行過(guò)程,而不僅僅是只觀察到它的表面?，F(xiàn)在講解下如何使外殼透明化功能的實(shí)現(xiàn)。在框架節(jié)點(diǎn)下添加一個(gè)切換開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)和SmoothOperator節(jié)點(diǎn)，SmoothOperator節(jié)點(diǎn)的作用是調(diào)節(jié)透明化的程度和透明化的時(shí)間,不至于給用戶(hù)外殼一瞬間就沒(méi)了的感覺(jué),而切換開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)則是實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)外殼的透明化,為后面重置實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)做好準(zhǔn)備。SmoothOperator節(jié)點(diǎn)的StateOvalue改為0.1,這樣外殼可以透明90%。把需要透明化的零部件的材質(zhì)找到,然后進(jìn)行邏輯連線,由切換開(kāi)關(guān)輸出端引出OnRunChanged，連接至SmoothOperator節(jié)點(diǎn)的Toggle，然后Smooth

45、Operator節(jié)點(diǎn)輸出端引出Toggle，連接至需要透明化的材質(zhì)的Opacity，如圖4-9所示。邏輯連接完成后運(yùn)行程序進(jìn)行調(diào)試,若無(wú)錯(cuò)誤即可進(jìn)行下一個(gè)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作設(shè)計(jì)。之后如果有零部件需要透明化，則是按照相同的步驟進(jìn)行。圖4-9透明化的邏輯連接4.3.2曲肘機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)曲肘機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)是整個(gè)工藝仿真的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，它的關(guān)鍵點(diǎn)是在于如何使連桿間的運(yùn)動(dòng)互相協(xié)調(diào)。下面來(lái)詳細(xì)講解下是如何實(shí)現(xiàn)曲肘機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的。（1）在框架節(jié)點(diǎn)下添加四個(gè)自由度節(jié)點(diǎn)sjxu，sjxd，dongmu，tb分別表示上連桿機(jī)構(gòu)，下連桿機(jī)構(gòu)，動(dòng)模具和推板，重新定義了他們的坐標(biāo)，如圖4-10。耿-:耿-E-tbilongjru.sjs

46、d圖4-10曲肘機(jī)構(gòu)的四個(gè)自由度節(jié)點(diǎn)2），如圖4-11所示，將在相同坐標(biāo)下運(yùn)動(dòng)的零部件放入各自的自由度節(jié)點(diǎn)下。reshi一tnibanreshi_hemchuoEtbtbl圖4-11推板自由度節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)樹(shù)（3）如圖4-12a）在dongmu中添加三個(gè)自由度節(jié)點(diǎn)dingchu，lianganl，liangan2分別是頂出機(jī)構(gòu)，右連桿上，右連桿下，并放入各自的零部件。如圖4-12b）在sjxd中添加一個(gè)自由度節(jié)點(diǎn)xlgd是小連桿下，放入它的零部件。同樣在sjxu中添加一個(gè)自由度節(jié)點(diǎn)xlgu小連桿上，放入它的零部件。-1X4dongmu+禽+諂+帕+隔+冊(cè)+的+阿-K+|j+j+Teski一iloTl

47、STTiUteski一dongrriubanyrshi一i五ngchiiyeyagongdijiiTLteski-tmajl：iuljyThjEhi-hn：jL：ki：i01i-eshi-chLpin：.!.-;lreshi-JingzclLujigon;：.!.；;lreshi-dingclnjlLUOeai吻icrlT-ici-2+右.1iaiLgH+b.11:aiLg：dTl2a)動(dòng)模自由度節(jié)點(diǎn)-K+-EJxdl;：.!；=;lreshi一e:ulji：aujiaoli:匸lI：.!.;!reshi一三：mtljiauji：oli:aiLiiowrLU1+詢(xún)r(jià)ezhi-ji8ndown2

48、0E+豳rsshi-jiandiwikl01+G-t)reshi-jiandown.102+r6mhi-MiaoliaikgandownO1+詢(xún)r(jià)eshi-xiaoliaii.gandownCl2+reshi-jiandcwn201+E詢(xún)r(jià)eshi_iacli+詢(xún)r(jià)ezhi_ihoudowiil+豳i-6Ehi-:houdFont2004011I0.525490.溉壓力S苣oiaoaL03LQrsshiyazhuEBTejcljfs爾*FontSizeFontStyleT爵tAlignnentMoTiseEutto口OiLfiuttanDownOkButtanUpButton擊AUEdHflJ

49、ldlZuTEDrarcad.lTpd.A.taEmgularCenterattLea)熱室壓鑄的文本控制節(jié)點(diǎn)b)文本控制節(jié)點(diǎn)的屬性設(shè)置圖4-20文本控制節(jié)點(diǎn)將各個(gè)文本控制節(jié)點(diǎn)輸出端引出OnButtonDown，連接到需要控制的節(jié)點(diǎn)。例如如圖4-21所示，toumingr文本控制節(jié)點(diǎn)輸出端OnButtonDown，連接到toumingr切換開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的SetRun。toumingrtoumirgr3umingrOnButtonDown-toumingrSetRun圖4-21文本控制節(jié)點(diǎn)控制運(yùn)動(dòng)(3)添加一個(gè)計(jì)數(shù)器節(jié)點(diǎn)Counter和一個(gè)動(dòng)力開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)PowerSwitch,將如圖所示幾個(gè)文本控制節(jié)

50、點(diǎn)快捷方式到動(dòng)力節(jié)點(diǎn)下，如圖4-22所示，設(shè)定計(jì)數(shù)器節(jié)點(diǎn)的開(kāi)始值為-1,范圍為-1到4,并且循環(huán)運(yùn)行,如圖4-23所示。-FowerSwitchCounterProper-tiestoumingrn|KemorchongtourkimorSettingsCoxiTittrIrasserCoTixittr卜：-M:iingchur確走|玦消應(yīng)用包|圖4-22動(dòng)力開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)樹(shù)圖4-23計(jì)算器節(jié)點(diǎn)的屬性設(shè)置(4)將各個(gè)文本控制節(jié)點(diǎn)輸出端OnButtonDown，連接到計(jì)數(shù)器節(jié)點(diǎn)的Increment,計(jì)數(shù)器節(jié)點(diǎn)輸出端引出Value，連接到動(dòng)力開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的ActiveNr，如圖4-24所示。+3|Qn

51、ButtBnDiiy圖4-24計(jì)數(shù)器節(jié)點(diǎn)邏輯連接關(guān)系添加一個(gè)Not邏輯運(yùn)算節(jié)點(diǎn)，將一開(kāi)始出現(xiàn)的reshiyazhu文本控制節(jié)點(diǎn)輸出端的OnButtonDown，連接到Not的InValue，并將Not輸出端的Outvalue，連接到reshiyazhu文本控制節(jié)點(diǎn)的IsActive，如圖4-25所示。圖4-25邏輯連接關(guān)系6)運(yùn)行程序進(jìn)行調(diào)試。若無(wú)錯(cuò)誤即可進(jìn)行下一個(gè)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作設(shè)計(jì)。4.3.5視角轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)考慮到作為用戶(hù)肯定是想清楚地觀察到整個(gè)壓鑄過(guò)程的，但有時(shí)候并不是一個(gè)視角就能看清楚，所以必須制作兩個(gè)或三個(gè)視角。另外，由于是有兩個(gè)壓鑄機(jī)的壓鑄工藝，所以在兩個(gè)壓鑄機(jī)間也需要有一個(gè)視角切換的功能

52、。(1)如圖4-26所示，在Scene框架下的ActiveViewportCamera下添加六個(gè)放置節(jié)點(diǎn)，并設(shè)定好它們的坐標(biāo)。-lj：.i.=;lActiveViewportCantera+曾.HightJWGkBickE!口七t口匸丄ii-l:由+屣邸Used,inR口11nqulngshi1l&ngshiZl&ngshiSreshilr&shi3圖4-26攝像機(jī)框架中的放置節(jié)點(diǎn)添加六個(gè)鍵盤(pán)觸發(fā)器節(jié)點(diǎn)，并分別設(shè)定keycode為VK_1至VK_6。如圖4-27所示，將六個(gè)鍵盤(pán)觸發(fā)器節(jié)點(diǎn)輸出端OnKeyDown，連接到相應(yīng)放置節(jié)點(diǎn)的SetRun。Nrij勸on仃|密9涼|0點(diǎn)刊01上四曲15朋

53、口仃|9lengsHI叵企-hngshi2Hz血ti-92巨-g密9陽(yáng)叵Hies|-i2nuhQ圖4-27六個(gè)視角的邏輯連接關(guān)系(4)將之前設(shè)定好的reshiyazhu文本控制節(jié)點(diǎn)輸出端的OnButtonDown，連接到reshi1放置節(jié)點(diǎn)的SetRun上。效果就是只要點(diǎn)擊了熱室壓鑄實(shí)驗(yàn)的按鈕，視角就會(huì)自動(dòng)切換到熱室壓鑄機(jī)前。(5)運(yùn)行程序進(jìn)行調(diào)試。若無(wú)錯(cuò)誤即可進(jìn)行下一個(gè)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作設(shè)計(jì)。在工藝仿真的工程中，只要用戶(hù)想切換視角觀察，就可以點(diǎn)擊鍵盤(pán)的1-6按鈕，就可以轉(zhuǎn)換視角了。4.3.6工藝重置的實(shí)現(xiàn)在工藝仿真完成后，考慮到用戶(hù)可能會(huì)想進(jìn)行下一個(gè)工藝仿真或者想再次進(jìn)行該工藝仿真，這時(shí)就必須提供工藝重置的功能。工藝重置就是把運(yùn)動(dòng)過(guò)或透明化的零部件復(fù)原，并重新為用戶(hù)提供工藝選擇，如圖4-28。a)重置之前b）重置以后圖4-8重置效果圖（1）添加一個(gè)文本控制節(jié)點(diǎn)，一個(gè)任務(wù)節(jié)點(diǎn)和一個(gè)Not節(jié)點(diǎn)，并如圖4-29所示，將兩個(gè)壓鑄機(jī)的沖頭返回運(yùn)動(dòng)和頂出機(jī)構(gòu)返回運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的放置節(jié)點(diǎn)快捷連接至任務(wù)節(jié)點(diǎn)下的ActivateOnStarted文件夾中，另外將隱藏了的零部件相應(yīng)的切換開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)快捷連接至任務(wù)節(jié)點(diǎn)下的DeactivateOnStarted文件