新版职业教育专业教学标准指出，职业教育正加速推进专业升级与数字化改造。为适应机械制造行业数字化、网络化、智能化、绿色化的发展趋势，满足智能制造领域对高素质技能人才的迫切需求，我们基于虚拟仿真技术开发了材料热成形虚拟仿真实训车间软件系统，以创新性技术架构和全流程仿真能力，为职业院校构建虚实融合的新型实训教学体系提供标准化解决方案。
1. 实训车间特点
本系统严格遵循“需求牵引、虚实结合、标准引领”的设计原则，通过模块化架构实现热加工全流程仿真。系统集成虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、计算机辅助工程（CAE）等核心技术，构建起“三维建模-工艺仿真-设备操作-质量检测”四位一体的技术框架。
1.1 虚实融合教学场景
采用半实物AR模型与全数字VR车间相结合的混合现实技术，在保留真实设备操作体验的同时，突破物理空间限制，实现汽车零部件等典型产品的全生命周期仿真。
1.2 全流程工艺覆盖
完整再现“产品设计-CAE验证-工艺优化-加工实施-质量检测”闭环流程，支持铸造、锻造、焊接等主流热加工工艺的数字化训练。
1.3 智能评价系统
基于人工智能算法构建工艺参数知识库，可实时比对学员操作数据与标准工艺曲线，自动生成包含操作规范度、工艺合理性、质量达标率的多维度评价报告。
2. 实训车间核心模块
2.1 热加工AR增强现实实训区
该区域是采用混合现实技术构建虚实融合的教学空间，以汽车典型零部件为原型搭建模块化半实物模型。通过高精度定位技术，实现材料微观结构演变、热力学参数分布等抽象过程的动态可视化呈现。
系统支持铸造成型、锻压加工、焊接工艺等六大类热加工方式的工艺流程拆解，借助多模态交互设备，学员可通过手势操作实时调节浇注温度、压力载荷等关键工艺参数，直观观测常规学习中难以感受的变化规律。
2.2 教师授课及展示中心
教师授课及展示中心配备超高清交互式教学大屏，集成多终端数据中控系统。教师可通过统一控制界面实现三类核心功能：
①工艺原理动态演示，支持CAE仿真数据、热成像图谱等多维度信息的叠加呈现；
②实训过程实时监控，可同步显示20个学生终端的操作轨迹与参数设置；
③教学资源智能管理，兼容PPT、三维模型、工艺视频等多种文件格式的即插即用。
2.3 学生热加工综合实训区
基于“设计-验证-优化”的闭环架构，构建全数字化实训环境。学生工作站配备专业级CAE仿真套件，涵盖模具结构设计、工艺参数优化、成型缺陷预测等核心功能模块。
完成虚拟验证后，可通过VR设备进入1:1还原的数字化车间，在虚拟环境中操作智能熔炼炉、液压机等虚拟设备，完成从原料预处理到成品检测的完整工艺流程。特别设计的工艺沙盒系统，允许在安全环境下模拟设备超载等异常工况，培养应急处置能力。
2.4 虚拟生产车间实训
采用空间定位与动作捕捉技术，构建涵盖不同生产功能分区的三维虚拟车间。通过站立式VR设备，学员可自由漫游于熔炼区、成型区、热处理区等真实生产场景，系统物理引擎精准模拟金属液流动、模具热变形等复杂现象。
多人协同模式支持学员组队完成复杂零部件生产任务，每个操作节点的工艺参数偏差都将实时影响最终产品质量。车间数字看板动态显示设备状态、工艺指标等关键数据，完整复现现代智能制造工厂的数字化管理流程。
材料热成形虚拟仿真实训车间通过构建虚实结合的标准化实训体系，积极响应新版职业教育专业教学标准的落地建设，有效破解了传统实训中设备投入大、安全隐患多、工艺可视化难等痛点。随着系统的发展和应用，材料热成形虚拟仿真实训车间将持续为机械制造行业高质量发展提供坚实的人才支撑。
