数控机床是中国机械制造业不可或缺的重要设备之一,具有巨大的经济和社会效益。随着“工业4.0”概念和“中国制造2025”战略规划的提出,数控机床制造业呈现数字化、定制化和智能化的发展趋势。传统模式下数控机床设计周期长且装配校验成本高,结合虚拟现实的数控机床虚拟装配技术应运而生。运用该技术能够实时发现数控机床在设计及装配过程中的错误并做出修改以达到设计预期,减少数控机床的研发成本和生产周期,推动数控机床生产制造自动化进程。本文以CK6140S数控机床作为虚拟装配对象,对虚拟装配系统中的三维建模、碰撞检测、人机交互等关键技术进行深入研究,主要研究内容如下:首先对数控机床模型构建技术进行了研究。根据装配信息和约束条件生成自下而上的数控机床装配层次树,采用UG软件按照先构建基础零件,再逐级装配成上一级部件的方法实现数控机床及厂房设备1:1建模。考虑到系统硬件条件受限且复杂精细模型数目众多,通过3DMax修改模型顶点百分比的方法降低三角面片的数量,从而实现虚拟场景优化处理,减少系统内存消耗。对虚拟场景中的模型进行物理与行为建模,添加重力、加速度等物理属性,进而增加虚拟装配仿真环境的真实性,为实现一个具有高度真实感和沉浸感的虚拟装配原型系统奠定基础。其次,基于混合层次包围盒算法进行了碰撞检测的研究。通过对Sphere、AABB、EBB、OBB、k-DOP五种经典包围盒的相关理论进行深入研究,提出Sphere-EBB混合层次包围盒算法。本文提出了SE算法的设计流程,包括包围盒的选取、BVH树的构建、包围盒的相交测试、三角基元的相交测试几个方面。通过虚拟装配仿真试验证明了本文算法在碰撞检测时间和检测精度方面的优越性。最后,完成数控机床虚拟装配系统的设计和实现。通过对虚拟装配系统进行需求分析,确定系统开发总体框架和功能模块。针对人机交互、动画制作、装配路径规划、视角坐标转换等相关技术研究,设计了拆卸动画演示、场景漫游、手动装配、自由拆卸、考核评估等系统功能模块。系统测试结果表明:该系统具有良好的人机交互体验,沉浸感十足,功能强大,可以满足数控机床虚拟装配需求,提高企业或教育机构的培训效率。