实验要求
对学生要求的先修课程、要掌握的知识能力：
学习了《飞行器制造技术基础》，了解飞机自动化装配和大部件对接的基础知识。学习了《金属塑性成形原理》以及《飞机钣金成形技术》，了解了飞机钣金零件的成形工艺，了解金属材料塑性变形的物理基础和力学基础理论。具备了机器人学、线性代数、计算机图形学等方面的基本知识。
实验对应课程：
《现代飞机装配技术》、《飞机钣金成形技术》、《飞机自动钻铆技术》、《飞机装配工装设计与制造》等。
实验过程中的要求：
自备相关手册、书籍等资料，，如《飞机钣金成形技术》、《飞机装配技术》、《航空工程制造手册》等。同时，可以参考以下资料：
[1]《航空制造工程手册》总编委会. 航空制造工程手册:飞机工艺装备[M]. 北京：航空工业出版社.
[2]《航空制造工程手册》总编委会. 航空制造工程手册.飞机钣金工艺[M]. 北京：航空工业出版社.
[3] 《航空制造工程手册》总编委会.航空制造工程手册：飞机装配[M].北京：航空工业出版社.
[4]翟平. 飞机钣金成形原理与工艺[M]. 西安：西北工业大学出版社.
[5]王云渤等. 飞机装配工艺学[M]. 北京: 国防工业出版社.
[6]陈文亮、安鲁陵等. 飞行器制造技术基础[M].北京：北京航空航天大学出版社.
[7]JIANG Liping, CHEN Wenliang, WANG Min*, et al. An Approach to Interference Riveting Process Control of Aircraft Automatic Drilling and Riveting. Transactions of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, 2014, 31(6)
[8]陈文亮, 姜丽萍, 王 珉. 大型客机铝锂合金壁板自动钻铆技术. 航空制造技术, 2015, (4)
[9]Cheraghi S.Hossein. Effect of variations in the riveting process on the quality of riveted joints. International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2008, 39 (11-12): 1144-1 155.
[10] 黄翔, 李泷杲, 陈磊等. 民用飞机大部件数字化对接关键技术[J]. 航空制造技术, 2010(3):61-64.
[11]Zhu Yongguo, Huang Xiang, Fang Wei, Li Shuanggao. Trajectory Planning Algorithm Based on Quaternion for 6-DOF Aircraft Wing Automatic Position and Pose Adjustment Method [J]. Chinese Journal of Aeronautics, 2010(23):707-714.
教学成果
实验背景
飞机大部件装配虚拟仿真实验作为飞行器制造工程专业《飞机装配技术》、《飞机钣金成形技术》、《飞机自动钻铆技术》、《飞机装配工装设计与制造》等课程的实验教学主要内容，面向本专业、航空航天类以及机械工程类相关专业学生，实行“一人一任务”的探究性实验模式。
该实验包括飞机蒙皮成形工艺设计、壁板自动钻铆工艺设计、飞机翼身对接等三个实验模块。
作为一门探究性实验，本实验也面向大学生创新项目和毕业设计开放。
实验学分为0.5，学时为16。
本实验由飞机装配教学团队负责教学、开发、维护和运行。
飞机制造是工业之花，飞机装配是飞机制造中的最关键环节，随着我国大飞机和新一代军机的研制和批产，飞机装配具有工作量大、工艺装备多且复杂、质量要求高、周期长等特点，占到飞机制造周期的50%~75%，对掌握扎实的飞机装配知识和具备飞机装配工程实践能力的专业人才的需求非常迫切。
与一般产品不同，飞机制造采用大部件装配来完成机体制造，大部件装配主要工艺流程从蒙皮成形（零件制造）到壁板钻铆（组件装配）到大部件对接（部件装配），对应的专业知识是飞行器制造工程专业《飞机装配技术》和《飞机钣金成形技术》等重要核心课程的主要内容。
前各高校均没有飞机大部件装配实验平台，严重影响了对飞行器制造工程专业人才的工程实践能力和创新能力的培养，主要原因如下：
（1）飞机装配现场难以复制使得学校开展大型装配实验没有可行性。这主要体现在，飞机装配周期长，目前国内新机型的产能每年不超过10架，2017年全国国产飞机交付量不超过200架，而且需要大量的工程技术人员辅助，这些专业从业人员配置和装配周期都使得学校无法满足装配实验要求。这种现状造成传统上飞机装配实践学习主要通过下厂实习这种参观性的认知学习来实现，但受工厂实际装配进度影响不一定能看到完整和关键的工艺过程，且实习过程中由于工厂质量的高要求和安全性使得学生无法“（动手）实（践）”只能“（参观见）习”，达不到预期效果。
（2）操作安全性要求是的学校难以开展装配实验。操作飞行器制造专业设备，需要有相应的专业资质和上岗证，以满足安全的需求，学生基本无法达到这一要求。
（3）飞机装配实验需要高成本的大型专业设备、大型实验室场地、大型工装和大量价格昂贵的耗材，并且由于飞机制造技术的高速发展，这些设备和技术都会快速更新。大型专业设备建设成本非常高（例如大型自动化飞机蒙皮拉形机价格需要上千万，飞机自动钻铆机价格在400万以上），还需要另外的毛坯、模具、紧固件、靶标球等大量消耗品。并且其运转和维护需要持续投入大量专业人员和资金，这往往在学校中是不可能实现的。
（4）传统的装配实验模式无法满足探究性实验的要求。传统的实验更多的是认知型实验，让学生掌握实验的基本方法和操作，不允许出现“失败”的实验结果，学生往往都在正确的工艺参数指导下做重复实验，严重影响了学生探索精神，实验的探究性不强。而飞行器制造工程是一门高探究性的技术，需要从业人员掌握面对复杂工艺问题的解决分析能力。这种矛盾导致实践方式难以达到培养学生实践能力和创新能力的要求。
因此，依托南京航空航天大学航空宇航科学与技术国家重点学科，国家级航空工程实验教学示范中心和工信部航空航天制造技术实验教学示范中心， 项目组将“虚拟现实+互联网”技术融入实验教学项目，坚持“学生中心、产出导向、持续改进”的原则，突出大飞机工程应用驱动、面向行业和社会资源共享，开发飞机大部件装配虚拟仿真实验项目，填补当前我国飞行器制造工程专业在飞机装配虚拟仿真实践教学平台方面的空白。
设计原则
根据飞行器制造工程专业培养方案和飞机装配技术特点，按照体系化设想，以飞机零部件为主线，以飞机大部件为目标，根据知识结构，由毛坯→蒙皮成形实验→钣金零件→部件装配实验→装配部件→翼身对接实验→飞机大部件，构成一个飞机大部件装配的实验体系（如图3所示）。 该体系涵盖了《飞机装配技术》、《飞机钣金成形技术》、《飞机自动钻铆技术》、《飞机装配工装设计与制造》等课程，梳理出飞机蒙皮成形工艺设计实验、飞机壁板自动钻铆工艺设计实验和飞机翼身对接实验三个典型的探究性实验项目，从而使学生系统地掌握主流先进制造技术原理、工艺设计方法、实验分析方法。
图2 实验与知识点、课程对应关系
实验目标
本实验根据飞行器制造工程专业培养方案和飞机装配技术特点，按照体系化设想，面向《飞机装配技术》、《飞机钣金成形技术》等专业核心课程的关键知识点，梳理出三个典型的飞机先进装配技术环节（如图2所示），开展探究性虚拟仿真教学实验，达到以下实验目的：
（1）通过飞机蒙皮成形工艺设计实验模块，帮助学生掌握蒙皮拉形的基本原理、工艺过程和工艺参数设计及优化方法；探索面向工程问题的钣金工艺分析和优化过程；训练针对成形结果的缺陷原因分析能力和工艺研究总结能力。
（2）通过飞机壁板自动钻铆工艺设计实验模块，帮助学生掌握壁板自动钻铆的基本原理、工艺过程和工艺参数优化方法；探索面向工程问题的壁板自动钻铆工艺分析和优化过程；训练针对钻铆结果的合格性检测、工艺研究总结能力。
（3）通过飞机翼身对接实验模块，帮助学生掌握飞机翼身对接的基本原理、工艺过程和运动学分析方法；探索面向工程问题的大尺寸空间坐标系构建和对接调姿方法；训练面向实际工程问题的研究总结能力。
图3 飞机典型装配环节生产现场
成绩评定
本实验项目考核由过程性考核和实验报告两部分构成，其中，过程性考核占总成绩的60%，实验报告成绩占总成绩的40%。。
（1）过程性考核（60%）：
实验过程中嵌入了各工艺过程的工艺参数的设计，需要学生线下结合所学知识并查阅相关资料方可完成，旨在考察学生对该实验项目对应知识点的掌握情况和灵活应用能力，不同工艺参数获得实验结果也不同。
（2）实验报告（40%）：
实验结束后，学生需按要求完成并上传实验报告，报告中应包含对实验结果的分析和提出的改进措施，以考察学生对实验相关知识的掌握情况。
学生需在线提交实验报告，由后台老师进行批改并在系统里反馈成绩。