广东省高等教育自学考试《材料加工和成型工艺》课程考试大纲

(课程代码：00699)

目录

　　Ⅰ 课程性质与课程目标

　　Ⅱ 考核目标

　　Ⅲ 课程内容与考核要求

　　Ⅳ 关于大纲的说明与考核实施要求

　　附录 题型举例

　　Ⅰ 课程性质与课程目标

　　一、课程性质和特点

　　工业设计是一交叉性非常强的学科，材料与工艺和设计有着紧密相连的关系，它是高等学校设计类和机械类专业一门重要的技术基础课。

　　材料加工和成型工艺旨在培养学生认识常见工业产品材料，识记常见工业产品用材的质感和加工工艺，了解工业材料成本，能应用产品设计选材原则。考生应切实掌握该课程知识，为以后进一步学习人机工程学、工业设计模型制作、产品造型设计、产品设计综合实训、产品设计与开发等课程奠定一定基础。

　　二、课程目标

　　设置“材料加工和成型工艺”课程主要目的是使学生获得常用工程材料及成形工艺方法的基础知识，培养学生综合运用材料及成形工艺知识进行选择材料与改性方法、选择毛坯生产方法以及工艺路线分析的初步能力，并为学习其他有关课程和从事工业设计生产第一线技术工作奠定必要的基础。

　　通过本课程的学习，考生应达到以下目标。

　　1. 理解必需的材料科学及有关成形技术的理论基础;建立对材料成分、结构组织、加工使用、性能行为之间关系及规律的认识。

　　2. 熟识各类常用结构工程材料的成分、结构、性能、应用特点及牌号的表示方法;识记各类结构工程材料的强化、改性及表面技术的知识。

　　3. 熟识常用成形工艺方法的工艺特点及应用范围;基本掌握工业设计中对结构工艺性的要求。掌握塑料、金属、陶瓷、玻璃、木材、复合材料等常用工业设计材料;掌握铸造、锻造、焊接、冲压成形和注塑成形等常用的工业产品制造工艺;掌握车、铣、刨、磨、钻铰、钳工操作等机械加工方法。

　　4. 掌握常用的工业设计材料表面处理技术。

　　5. 掌握选择材料及成形工艺的基本原则和方法步骤，初步具备合理选择材料、成形工艺(毛坯类型)及强化(或改性、表面技术应用等)方法并正确安排工艺路线(工序位置)的能力。

　　三、与相关课程的联系与区别

　　材料加工和成型工艺以产品造型基础、机械制图基础等课程学习为基础，也是进一步学习人机工程学、工业设计模型制作、产品造型设计、产品设计综合实训、产品设计与开发等课程的基础。

　　该课程与工业设计表现技法和机械制图基础有密切的关系。这三门课程之间具有一些交叉的内容，先学习前两门课程有利于更好地掌握本课程的知识。

　　四、课程的重点和难点

　　本课程的重点内容是第一章，第二章、第三章、第四章、第六章、第七章，难点内容是第三章、第四章、第七章、第八章。各章具体的重点和难点在大纲后面均有明确说明。

　　Ⅱ 考核目标

　　本大纲在考核目标中，按照识记、领会、应用三个层次规定其应达到的能力层次要求。三个能力层次是递进关系，各能力层次的含义是：

　　识记：识记工业设计中常用材料的性能特点、加工工艺方法、材料选用方法;熟识各种力学性能指标的含义及其测试方法;识记常用金属材料的晶体结构类型及晶体缺陷、材料的同素异构概念;理解金属相结构的类型及其性能特点、同分异构的概念、陶瓷及高分子材料的结构特点。

　　领会：能领会工业产品设计相关的材料的性能、特点、加工技术及其工艺性，解决设计中性能、结构、纹理与色彩的辩证统一问题，体现产品设计中科学与艺术的完美融合。通过本门课程学习，使学生能够领会与产品设计相关的各种常见材料的性能、加工、成型和表面处理技术，领会产品设计的材料种类、特性、加工方法，通过设计案例讲解使学生掌握产品设计材料选择的基本方法，能够合理应用材料知识解决设计问题，运用材料属性体现产品所需要具备的特征。

　　应用：能够运用材料及加工技术学基础知识，包括材料种类、切削加工、成型工艺、热处理及表面技术等，判断零件选材科学性和结构工艺合理性。能根据产品性能特征合理选择材料材质，能依据材料加工技术原理和查阅相关设计手册，设计和审查造型的尺寸细节以及表面纹理与色彩。能够建立包括材料基本特色、感觉特色、性能特色、加工工艺及其应用特色的材料设计系统，能合理选材乃至实现材料的创新应用，以提高产品欣赏与设计水平。

　　Ⅲ 课程内容与考核要求

　　第一章 概述

　　一、学习目的与要求

　　了解设计与材料相互关联的发展史;了解材料与工艺在产品造型设计中的地位;了解材料设计的内容、方式及材料与产品的匹配关系;了解设计材料的分类方式及用途;了解材料特性的评价、材料的固有特性、材料的派生特性内容;培养学生积极的生活态度、深厚的生活体验和洞察力、严谨的工程素养、健康绿色的生活理念、简洁朴实的美学修养、勇敢的探索创新精神。

　　二、课程内容

　　1.1 产品设计与材料

　　1.2 设计材料的分类

　　1.3 设计材料的性能

　　三、考核知识点与考核要求

　　(一)产品造型设计与材料

　　识记：造型材料的特性;造型材料的应用;造型材料的发展。

　　领会：材料与造型;造型材料的种类与基本性能;造型材料应具备的特性。

　　(二)设计材料的分类

　　识记：加工程度分类;物质结构分类;形态分类。

　　领会：设计材料不同分类的具体指向;了解设计材料的分类方式及用途。

　　(三)设计材料的性能

　　识记：物理性能;力学性能;化学性能。

　　领会：设计材料受外界环境影响的变化;了解材料特性的评价、材料的固有特性、材料的派生特性内容。

　　四、本章重点、难点

　　本章的重点：掌握材料的物理、化学、力学性能基本概念。

　　本章的难点：产品设计与材料的关系，材料的几种分类方法。

　　第二章 材料的表面处理

　　一、学习目的与要求

　　掌握材料表面处理的基本知识，掌握常用表面涂覆材料的特性、施工工艺，掌握各种表面处理的特点及使用范围。

　　二、课程内容

　　2.1 材料表面处理的目的

　　2.2 材料表面处理的分类

　　2.3 表面预处理

　　2.4 镀层被覆

　　2.5 有机涂装

　　2.6 珐琅被覆

　　2.7 金属的表面改质处理

　　2.8 表面精加工

　　三、考核知识点与考核要求

　　(一)材料表面处理的目的

　　识记：保护产品;装饰产品。

　　领会：了解表面处理在造型设计中的意义。

　　(二)材料表面处理的分类

　　识记：表面被覆;表面层改质;表面精加工。

　　领会：掌握表面精加工、表面改质、表面被覆的概念和方法。

　　(三)表面预处理

　　识记：表面处理目的和处理方法。

　　领会：掌握材料表面预处理的三个目的;掌握材料预表面处理的五个方法。

　　应用：碱液清晰;溶剂清洗;化学除锈;机械清理;表面精整。

　　(四)常见材料表面处理方法(镀层被覆、有机涂装、珐琅被覆、金属的表面改质处理、表面精加工)

　　识记：镀层被覆;有机涂装;金属的表面改质处理。

　　领会：掌握五种金属表面镀覆;掌握五种常用涂装方法;不同处理方法的特点和用途。

　　四、本章重点、难点

　　本章的重点：了解表面处理在造型设计中的意义。

　　本章的难点：掌握表面精加工、表面改质、表面被覆的概念和方法;了解材料表面处理工艺的选择性原则依据要求。

　　第三章 设计材料的质感

　　一、学习目的与要求

　　掌握质感的基础理论，掌握质感设计的原理，认识质感设计在产品设计中的地位和实际运用的原则。

　　二、课程内容

　　3.1 质感的原理

　　3.2 质感的分类

　　3.3 质感的设计

　　三、考核知识点与考核要求

　　(一)质感的原理

　　识记：生理属性;物理属性。

　　领会：材料质感与造型的联系。

　　(二)质感的分类

　　识记：材料感觉特性的内容。

　　领会：影响材料感觉特性的相关因素。

　　(三)质感的设计

　　识记：形式美法则;运用法则。

　　应用：调和与对比法则、主从法则的应用;质感设计在设计中的地位和应用。

　　四、本章重点、难点

　　本章的重点：质感的基本原理，人的视觉和触觉对材料的感觉，质感的物理、化学特性。

　　本章的难点：质感设计的作用和质感设计的法则，质感设计的运用法则。

　　第四章 金属材料与成型工艺

　　一、学习目的与要求

　　了解金属材料的基础知识，掌握金属材料各种成型工艺的特点、适用范围，了解产品设计中常用金属材料的基本性能，以及在产品设计中的应用。

　　二、课程内容

　　4.1 金属材料概述

　　4.2 金属材料的成型工艺

　　4.3 切削加工

　　4.4 常用金属材料

　　4.5金属材料在产品设计中的应用

　　三、考核知识点与考核要求

　　(一)金属材料概述

　　识记：金属材料的分类;材料的基本特性。

　　应用：设计中金属材料的选用。

　　(二)金属材料的成型工艺

　　识记：金属铸造;塑性加工;焊接加工。

　　应用：金属成型工艺流程。

　　(三)切削加工

　　识记：切削运动;切削要素。

　　领会：掌握各种切削运动和要素的特性。

　　(四)常用金属材料

　　识记：钢铁材料;常见有色金属材料;其他合金金属。

　　领会：了解铁的分类、常见钢材的品种和用途、铸铁的特性和用途;了解铝及铝合金、铜和铜合金的特性和用途;了解钛及钛合金、镁及镁合金、锡及锡合金的特性和用途。

　　(五)金属材料在产品设计中的应用

　　识记：设计实例如热水壶、洗脸台水龙头。

　　应用：金属材料在设计中的应用。

　　四、本章重点、难点

　　本章的重点：了解金属材料的基础概念，金属材料成型工艺的基础知识。

　　本章的难点：产品设计中的常用金属材料在工业设计中的应用。

　　第五章 塑料及加工工艺

　　一、学习目的与要求

　　掌握高分子聚合物的基础知识，掌握常用塑料材料的性能及应用范围。熟悉常用熟料添加剂的作用原理、常用品种及应用范围，熟悉塑料的常用成型加工工艺，能够根据加工方法和产品的使用性能要求，选用合适的材料设计塑料制品。

　　二、课程内容

　　5.1 高分子聚合物基础知识

　　5.2 塑料的基本特性

　　5.3 塑料的成型加工工艺

　　5.4 常用塑料材料

　　5.5 塑料在产品设计中的应用

　　三、考核知识点与考核要求

　　(一)高分子聚合物基础知识

　　识记：高分子聚合物的特点;组成和结构;分类及力学状态特性。

　　领会：高分子聚合物及其在产品设计中的应用。

　　(二)塑料的基本特性

　　识记：塑料组成;塑料分类;塑料特性。

　　应用：塑料及其在产品设计中的应用。

　　(三)塑料的成型加工工艺

　　识记：六种塑料成型加工工艺;塑料二次加工工艺。

　　领会：塑料成型常出现的缺陷原因和对策。

　　(四)常用塑料材料

　　识记：通用材料;工程材料。

　　领会：塑料材料的种类特性和用途。

　　(五)塑料在产品设计中的应用

　　识记：设计实例如手枪电钻、生态垃圾桶等产品。

　　应用：塑料材料在设计中的应用。

　　四、本章重点、难点

　　本章的重点：高分子聚合物的特点、分子结构、力学状态。高分子聚合物的分类和命名，塑料的组成与分类，塑料的特性。

　　本章的难点：塑料的注塑成型、挤出成型、压制成型、吹塑成型、发泡成型、压延成型原理、特点与适用范围，塑料二次加工的概念与常用方法，常用通用塑料与工程塑料的基本特征，塑料在产品设计中的实际应用。

　　第六章 木材及加工工艺

　　一、学习目的与要求

　　掌握木材的构造及其特性，熟知常用木材成型加工工艺，木制品的装配工艺及表面装饰技术，能够充分利用好木材天然的特性进行产品设计，能够根据木材的特性和加工工艺合理选择木材。

　　二、课程内容

　　6.1 木材的构造与特性

　　6.2 木材的工艺过程

　　6.3 常用木材

　　6.4 木材在产品设计中的应用

　　三、考核知识点与考核要求

　　(一)木材的构造与特性

　　识记：木材构造;木材缺陷;木材特性。

　　领会：木材及其在产品设计中的应用;了解树干的组成、木材的三个切面;了解木材的密度、纹理和色泽、与水相关的性质、传导性、工艺性、力学性质。

　　(二)木材的工艺过程

　　识记：成型加工;装配;表面装饰技术。

　　领会：木材加工的工艺流程和基本方法;木制品的装配工艺;了解木制品的表面涂饰、表面覆贴工艺。

　　(三)常用木材

　　识记：不同的木材种类和特性。

　　领会：掌握常用木材加工过程的选择;了解原木、人造板材、新颖木材的种类及用途。

　　(四)木材在产品设计中的应用

　　识记：设计实例如儿童跷跷板、座椅等。

　　应用：深入了解木材在设计中的应用。

　　四、本章重点、难点

　　本章的重点：木材的构造与特性，木材的成型加工方法、木制品的装配工艺及木制品的表面装饰技术，

　　本章的难点：常用木材品种、特性及其制品的特点，木材在产品设计中的应用。

　　第七章 玻璃及加工工艺

　　一、学习目的与要求

　　掌握玻璃的物理及化学性质，熟知玻璃的加工工艺，能够根据玻璃的透光、晶莹剔透、耐腐蚀、硬而脆等特性进行产品设计。

　　二、课程内容

　　7.1 玻璃的特性

　　7.2 玻璃的分类

　　7.3 玻璃的加工工艺

　　7.4 常用玻璃

　　7.5 玻璃在产品设计中的应用

　　三、考核知识点与考核要求

　　(一)玻璃的特性

　　识记：玻璃物理性能;玻璃力学性质。

　　领会：了解玻璃的物理性质和力学性质。

　　(二)玻璃的分类

　　识记：成分分类;性能分类。

　　领会：了解玻璃材料的分类;常见的玻璃品种;新颖奇特的玻璃品种的特性和用途。

　　(三)玻璃的加工工艺

　　识记：五类玻璃加工工艺;二次加工工艺。

　　领会：玻璃加工的工艺流程和基本方法。

　　(四)常用玻璃

　　识记：普通玻璃;深加工玻璃;新型玻璃。

　　领会：不同的木材种类和特性。

　　(五)玻璃在产品设计中的应用

　　识记：设计实例如玻璃器皿和玻璃家具等产品。

　　应用：玻璃在设计中的应用;玻璃在玻璃制品、玻璃家具、玻璃建筑等领域的应用。

　　四、本章重点、难点

　　本章的重点：玻璃的光学性质，玻璃的物理性质，玻璃的化学性质，玻璃的集中分类方法，常用玻璃加工工艺的特点和适用范围。

　　本章的难点：产品设计中的常用玻璃，功能各异的新型玻璃，玻璃在产品设计中的应用。

　　第八章 复合材料及加工工艺

　　一、学习目的与要求

　　掌握复合材料的概念、特性及分类，了解常见的复合材料，熟知复合材料的各种成型工艺，能够根据复合材料的特性进行产品设计。

　　二、课程内容

　　8.1 复合材料的概念及特性

　　8.2 复合材料的分类

　　8.3 设计中常用的复合材料

　　8.4 复合材料的成型工艺

　　8.5 复合材料在产品设计中的应用

　　三、考核知识点与考核要求

　　(一)复合材料的概念及特性

　　识记：复合材料概念;复合材料特性。

　　领会：复合材料之间的性能比较;复合材料的概念及组合方式。

　　(二)复合材料的分类

　　识记：基体材料分类;性能高度分类;用途不同分类。

　　领会：了解复合材料的分类;了解复合材料相对其他材料的优越性特点。

　　(三)设计中常用的复合材料

　　识记：玻璃纤维增强塑料、碳纤维复合材料和夹层复合材料的特性。

　　领会：玻璃纤维增强塑料、碳纤维复合材料、夹层复合材料三种复合材料的优缺点。

　　(四)复合材料的成型工艺

　　识记：常用的复合材料成型工艺：手糊成型、棚舍成型、层压成型、缠绕成型。

　　应用：复合材料成型的不同工艺手段及应用。

　　(五)复合材料在产品设计中的应用

　　识记：设计实例如玻璃钢雕塑、碳纤维车体等。

　　应用：复合材料在设计中的应用。

　　四、本章重点、难点

　　本章的重点：复合材料的概念及特性，复合材料的分类，

　　本章的难点：设计中常用的复合材料的成型工艺，复合材料在工业设计中的应用。

　　Ⅳ 关于大纲的说明与考核实施要求

　　一、自学考试大纲的目的和作用

　　课程自学考试大纲是根据专业自学考试计划的要求，结合自学考试的特点而确定。其目的是对个人自学、社会助学和课程考试命题进行指导和规定。

　　课程自学考试大纲明确了课程学习的内容以及深广度，规定了课程自学考试的范围和标准。因此，它是编写自学考试教材和辅导书的依据，是社会助学组织进行自学辅导的依据，是自学者学习教材、掌握课程内容知识范围和程度的依据，也是进行自学考试命题的依据。

　　二、课程自学考试大纲与教材的关系

　　课程自学考试大纲是进行学习和考核的依据，教材给出了学习掌握课程知识的基本内容与范围，教材的内容还包括大纲所规定的课程知识的扩展与发挥。课程内容在教材中可以体现一定的深度或难度，但在大纲中对考核的要求一定要适当。

　　大纲与教材所体现的课程内容基本一致;大纲里面的课程内容和考核知识点，教材里一般也要有。反过来教材里有的内容，大纲里就不一定体现。

　　三、关于自学教材

　　《产品设计材料与加工工艺》，贺松林、焦玉琴、张泉编，电子工业出版社，2020年版。

　　四、关于自学要求和自学方法的指导

　　本大纲的课程基本要求是依据专业考试计划和专业培养目标而确定的。课程基本要求还明确了课程的基本内容，以及对基本内容掌握的程度。基本要求中的知识点构成了课程内容的主体部分。因此，课程基本内容掌握程度、课程考核知识点是高等教育自学考试考核的主要内容。

　　为有效地指导个人自学和社会助学，本大纲已指明了课程的重点和难点，在章节的基本要求中一般也指明了章节内容的重点和难点。

　　由于成人学习的个性化特点，建议业余自学时间不低于64个学时。

　　建议学习本课程时注意以下几点：

　　在学习本课程教材之前，应先仔细阅读本大纲，了解本课程的性质和特点，熟知本课程的基本要求，在学习本课程时，能紧紧围绕本课程的基本要求。在自学每一章的教材之前，先阅读本大纲中对应章节的学习目的与要求、考核知识点与考核要求，以使在自学时做到心中有数。把学习基本理论、基本知识与分析、解决实际问题结合起来。首先，要弄懂基本理论、基本原理、基本知识和基本方法;其次，要学习运用这些知识联系实际解决有关实际问题。重点是要深刻领会教材内容，将知识转化为能力，提高运用知识分析问题和解决问题的能力。

　　(一)系统学习、深入重点

　　自学者首先应系统地学习各章内容，掌握要求识记的概念，深入理解和掌握基本理论和基本方法，在此基础上深入知识点，掌握重点。

　　(二)科学学习方法，明确相关概念、方法之间的关系

　　考试前梳理已经学习过的内容，搞清楚一些基本概念、理论及方法之间的关系，便于记忆、加深理解。本课程使考生全面了解工业造型材料的种类、性能、质感和工艺对产品造型设计的影响，以及常用材料的选用、加工技术和工艺。应用于产品造型设计中材料和加工工艺的选用，以便实现设计的目的和要求。

　　(三)深入理解教材例题，注意理论与实践相结合

　　自学者对教材中的各种材料特性与其成型工艺应深入理解。考生能够熟悉造型设计与材料的关系，其加工工艺，了解新型材料，从而运用设计手段，造出功能好、技术性能高、款式新颖的工业产品。掌握产品开发设计中有关材料和加工工艺的基本知识、本原理和方法，掌握产品造型设计材料与工艺的学习方法及理论联系实际方法，提出问题和解决问题的能力。

　　五、对社会助学的要求

　　对担任本课程自学助学的任课教师和自学助学单位提出以下几条基本要求。

　　1.熟知本课程考试大纲的各项要求，熟悉各章节的考核知识点。

　　2.辅导教学以大纲为依据，不要随意删减内容，以免偏离大纲。

　　3.辅导还要注意突出重点，要帮助学生对课程内容建立一个整体的概念。

　　4.助学者在辅导时应帮助自学者梳理重点内容和一般内容之间的关系，在他们全面掌握全部考试内容的基础上，深入人类的需求与目的、材料的工艺结构、技术的原理组合、造型的审美形式等重要因素构成的一个完整的系统，不可分割，相关的材料与工艺知识是设计的重要因素和基础。

　　5.培养自学者应用知识的能力，帮助其理解常见的材料的性质及其加工手段，合理应用材料知识解决设计问题，在产品设计中能选择适当的材料和加工工艺，运用材料的属性体现产品所需要具备的特征。

　　建议本课程考纲内容学时如下：

　　章次学习内容建议学时

　　第1章概论4

　　第2章材料的表面处理6

　　第3章设计材料的质感8

　　第4章金属材料与成型工艺10

　　第5章塑料及加工工艺10

　　第6章木材及加工工艺10

　　第7章玻璃及加工工艺8

　　第8章复合材料及加工工艺8

　　六、对考核内容的说明

　　1. 本课程要求考生学习和掌握的知识点内容都作为考核的内容。课程中各章的内容均由若干知识点组成，在自学考试中成为考核知识点。因此，课程自学考试大纲中所规定的考试内容是以分解为考核知识点的方式给出的。由于各知识点在课程中的地位、作用以及知识自身的特点不同，自学考试将对各知识点分别按三个认知(或叫能力)层次确定其考核要求。

　　2. 在考试之日起6个月前，由全国人民代表大会和国务院颁布或修订的法律、法规都将列入相应课程的考试范围。凡大纲、教材内容与现行法律、法规不符的，应以现行法律法规为准。命题时也会对我国经济建设和科技文化发展的重大方针政策的变化予以体现。

　　七、关于考试命题的若干规定

　　1、本课程的考试采用闭卷笔试形式,考试时间为150分钟;满分100分,60分及格。考试时只允许携带笔、橡皮和尺，答卷必须使用蓝色或黑色钢笔或签字笔书写。

　　2、本大纲各章所规定的基本要求、知识点及知识点下的知识细目，都属于考核的内容。考试命题既要覆盖到章，又要避免面面俱到。要注意突出课程的重点、章节重点，加大重点内容的覆盖度。

　　3、命题不应有超出大纲中考核知识点范围的题，考核目标不得高于大纲中所规定的相应的最高能力层次要求。命题应着重考核自学者对基本概念、基本知识和基本理论是否了解或掌握，对基本方法是否会用或熟练。不应出与基本要求不符的偏题或怪题。

　　4、本课程在试卷中对不同能力层次要求的分数比例大致为：识记占30%，领会占30%，应用占40%。

　　5.试题的难易程度分为4个等级：易、较易、较难和难四个等级。每份试卷中不同难度试题的分数比例一般为：易占20%，较易占30%，较难占30%，难占20%。

　　6、课程考试命题的主要题型一般有单项选择题、名词解释题、简答题、论述题等题型。

　　附录 题型举例

　　一、单项选择题(在每小题后的4个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其选出并填写在题后的括号内)

　　1、质轻而坚硬，富有弹性，色泽悦目，纹理美观，易于加工成型的工业产品常用材料是( )。

　　A.工程塑料 B.玻璃 C.工业陶瓷 D.木材

　　二、名词解释题

　　1、工业陶瓷中可塑法成型

　　三、简答题

　　1、简述工程塑料的性能。

　　四、论述题

　　1、根据造型设计中金属材料的选用原则，论述在电热水壶造型设计中如何进行选材及成型工艺。