目前,“工业4.0”和“中国制造2025”战略愈来愈热,许多传统机械制造业都在积极响应变。深孔加工广泛运用在航空航天、高速铁路、汽车制造等工程机械关键技术行业,但是由于其深孔加工机床占地面积较大,实验成本较高,实验安全性较低,所以开展深孔加工实验难度较大。即使有些高校开设深孔加工课程,但其学习效果较不理想,学生无法真正认识深孔加工机床和学习深孔加工。因此如何解决这一问题显得十分关键,本文以深孔加工机床为研究对象,基于虚拟现实技术,完成虚拟深孔加工系统的研究与设计。首先分析了深孔加工机床的加工原理,获得深孔加工机床的技术参数与基本结构,然后通过Solidworks以T2120深孔加工机床为原型对深孔加工机床进行三维模型的绘制,并对其进行精确装配;利用3Ds MAX对深孔加工机床的三维模型增添材质和渲染等特殊效果。在此基础上,利用虚拟现实引擎工具Unity3D,创建深孔加工机床的虚拟场景,通过添加各种组件、编辑脚本、设计用户的UI界面,实现了深孔加工过程中场景的真实漫游,模拟了深孔加工过程中的加工方式。此外,本文针对加工过程中的切削温度和切削力,通过优化人工神经网络设计了切削力预测模型,并利用切削温度经验公式设计了切削温度预测模型,使切削温度和切削力可视化。同时就加工过程中的干涉问题,研究了各层次包围盒的特点并选择了一种最优的碰撞检测算法。并在现有的切削算法基础上结合深孔加工特点,设计了一种刀具与工件快速求交的切削算法,利用模型分区计算和对亢余量化简的方法在一定程度上提高了切削算法的运行速度。最后该系统配有深孔认知模块和刀杆箱拆装模块,能让用户通过鼠标与键盘的配合更好的学习深孔加工系统,经过学习后用户可通过考核管理模块验证所学内容。研究结果证明:本文设计的深孔加工虚拟实验系统,易学易用、界面友好、沉浸性强,可以有效的解决实验过程安全性不高、参与度低等问题。本课题的研究为深孔加工实验提供了一种新的实验途径,同时为机械制造业其他虚拟仿真实验设计提供了参考价值。