機械工程 103 年機械製造學概要考古題

切削鋼鐵之刀具壽命通常可用泰勒（Taylor）方程式來表示，也就是 C VT n  。某一 碳化物刀具，以切削速度200 ft/min 切削鋼鐵時，刀具壽命是1 分鐘。已知碳化物 刀具的n 值為0.25，試計算切削速度為50 ft/min 時，該刀具的壽命。（15 分）

砂模鑄造所使用的砂箱，以分模線（Parting Line）區隔為上砂箱（Cope）及下砂箱 （Drag）的結構。請附剖面示意圖說明重要的特徵如澆口（Pouring Basin）等。 （10 分）

使用CNC 銑削中心機加工一個M121.5 的內螺紋孔，主軸轉速為1000 rpm，請回 答下列問題：  進給率應設定為多少（mm/min）？（5 分）  列出完成該內螺紋孔的加工步驟。（10 分）

試畫圖說明車床的下列加工方法：（每小題5 分，共15 分） 車削（turning） 端面切削（facing） 螺紋切削（threading）

適當地應用金屬成型製程（Metal Forming）可以讓產品獲致鍛壓組織（Wrought Structure）。請說明其必要性、發生的機制及可獲致的具體效益。（10 分）

請說明長而連續的切屑對工件加工的品質有何影響，如何改善？（20 分）

試說明精密鑄造（investment casting）製程中，澆鑄前需先將鑄模預熱到550℃～1100℃ 的主要目的。（15 分）

鍛造用的設備有所謂「負載限制（Load Limited）」、「能量限制（Energy Limited）」 及「行程限制（Stroke Limited）」三大類別；請附圖示說明這些鍛壓機的個別特徵 及意涵。（10 分）

請分別說明壓鑄法與擠壓鑄造法的同異點為何？（15 分）

試列舉二種製造自行車曲柄（cranks）的製造方法，並比較以這二種方法製造曲柄 的機械性質差異。（15 分）

小到眼鏡框上的小螺絲釘或發電廠的大型渦輪機輪軸通常皆由車削製程（Turning）為 之。請廣泛列舉十種適合在車床完成的切削工作（Machining Operations）。（10 分）

請比較液壓壓床（hydraulic press）與機力壓床（mechanical press）的特性有何差 異。（20 分）

試列舉三種常見的電弧銲銲接加工法，並說明那一種電弧銲加工法的銲線是可以自 動化送料。（20 分）

生活上機械製品，小從家用冷氣機的循環管路，大到高度精密的半導體設備上組成之 諸多關鍵機械元件，係將數個零件經由接合組裝成子系統或總成（Modules）；其中 普遍應用之製程技術，如50 年代長期發展的有「遮蔽氣體金屬電極電弧焊接」（Gas Metal Arc Welding，俗稱MIG），請說明該焊接方法的特徵及注意事項。（10 分）

請說明助熔劑（flux）的功用為何？並列出三種不須使用助熔劑的電弧銲接法。 （15 分）

試列舉可以提升鋼製轉軸（steel shaft）疲勞壽命的表面處理方法。（20 分）

一個機械元件被設計完成之後，可以達成設計規格的製程，通常不只是單一選項； 在選定材料的前提下，該工程材料之應變率效益（Rate-of-deformation Effects）： （每小題5 分，共15 分）  和生產要素有何密切之關係？  和材料抗拉強度（Tensile Strength）之相關性；並以圖示說明加工溫度因子構成 三者的相互關聯性。  以切削製程為例，其加工應變之範圍在1-10 之間，應變率在0.1-100 1/sec 之間； 請例舉任兩種其他製程的對應狀況。

何謂尺寸公差（dimension tolerance）？並說明它在工件製作過程中的重要性。（15 分）

設若有一製品，其形狀大小及材質皆可使用鑄造、鍛造或銲接等單一方法生產時， 試從比較鑄造、鍛造及銲接三種方法，說明使用銲接方法的優、缺點。（15 分）

請試述下列名詞之意涵或回答相關問題：（每小題5 分，共35 分）  膝關節置換件（Total Knee Replacement）應用之鑄造方法。  大型皮帶輪如何由棒材胚料，逐步帶入環輥軋（Ring Rolling）製程完成必要加工？  成型極限圖（Forming-Limit Diagrams）的內涵及應用上的重要性。  搪孔（Boring）加工與立式搪孔機（Vertical Boring Mill）。  無心研磨（Centerless Grinding）的工作原理，及與柱面外研磨（Cylindrical Grinding）的差異點。  化學機械拋光（Chemical-mechanical Polishing）及主要應用。  水刀切削（Water-jet Machining）及主要加工優勢。

試回答USM 與EDM 之中文名稱，並說明它們的加工原理。（15 分）