機械工程 111 年機械製造學考古題

請詳述熱塑性塑膠的射出成型（injection molding）製程，並詳述該製程中 供射出熱塑性塑膠用的往復螺桿（reciprocating screw）應用原理。（25 分）

金屬與塑膠材料為製造常用之機械材料：（每小題10 分，共20 分） 試說明金屬材料常見的三種晶體結構，並比較常用的塑膠材料結構有 何不同？ 試以圖闡述說明熱軋鋼（Hot rolling steel）製程與其鋼製品性質之特點。

工業上常用的點焊有電阻點焊（resistance spot welding）和電弧熔接點焊 （arc fusion spot welding），請回答： 分別說明兩種點焊的工作原理。（10 分） 分別說明兩種點焊的熱源為何？（5 分） 以兩鋼板為例，分別繪圖標示焊塊的位置。（5 分）

請詳述晶體結構上的滑移系統（slip system）在金屬材料在塑性變形上的 意義，並請以米勒－布拉維指數（Miller-Bravais index）列出六方最密堆積 （hexagonal close-packed）晶體結構滑移系統的面與方向，同時請詳述該 晶體結構為補滑移系統的不足而另有的輔助塑性變形機制。（25 分）

試以圖闡述說明可樂飲料鋁罐或砲彈彈筒常用的深引伸（Deep drawing） 製程與限制。（20 分）

使用直徑（D）30 mm 的六刃（n = 6）的碳化鎢端銑刀在300 BHN 鋼材 加工一個槽穴，加工的切削深度（H）和切削寬度（W）分別為3 mm 和 24 mm。假設切削加工選用的切削速度（CSm）為90 m/min；每刃的進 給率（ft）為0.16 mm/tooth；切削300 BHN 鋼材所需的單位馬力（UHP） 為3.59 × 10-5 HP/(mm3/min)；工具機的主軸機械效率（E）為0.85。請回 答：（每小題5 分，共20 分） 工具機的主軸轉速（N） 材料移除率（MRR） 刀具所需之馬力（HPc） 工具機馬達所需之馬力（HPm）

請列舉並詳述操作者可藉由電腦數值控制（computer numerical control, CNC）機械控制面板（control panel）上的按鈕或旋鈕、且無需載入內儲程 式，令機械運動的五種手動方法與步驟。（25 分）

精密光學元件可用鑽石刀具配合精密單點鑽石車削加工（Single-point diamond turning, SPDT）機台進行加工：（每小題10 分，共20 分） 試說明鑽石刀具對無氧銅（Oxygen-free copper, OFC）和石英（Quartz） 玻璃等兩種不同材料進行車削加工之加工原理有何不同？ 試說明對上述兩種不同材料進行車削加工在選用鑽石刀具時，如刀具 傾角、車削加工參數和是否使用冷卻液時有何不同考量？

因應節能減排及輕量化之發展趨勢，汽車飾板（closures）已開始使用較 薄的高張力鋼板，但傳統冷作沖壓卻難以讓高張力鋼板量產成形。若要 讓高張力鋼板之量產成形順利，試述傳統冷作沖壓成形要如何調整？ （20 分）

請詳述電阻熔接（resistance welding）的製程原理與方法。（15 分）若在 二3 mm 厚的鋼板上藉二直徑6 mm 的圓柱電極施以10,000 A 的電流持 續0.202 s 的電阻熔接，假設二鋼板的單位熔化能量（unit melting energy） 為12.5 J/mm3、其間的電阻為105 µΩ，並假設該熔接過程的熱傳係數（heat transfer factor）為0.7，且所形成的銲核（weld nugget）直徑為5.5 mm、 平均厚度為2.5 mm，請算出該熔接過程的熔化係數（melting factor）為何？ （10 分）

試說明鋁熱熔接或鋁熱焊接（Thermit welding）原理與以圖闡述製程方 法及其在軌道車輛之鋼軌接合應用。（20 分）

在輥軋（rolling）作業中，施作的輥軋力使得軋輥（rolls）變形和變平， 同時輥軋機架的立柱可能在高輥軋力作用下發生變形，試問如何降低輥 軋作業所需的輥軋力。（20 分）

試說明積層製造（Additive manufacturing）適用於製造射出成形模具之異 型水路（Conformal cooling）的金屬粉末積層製造方法名稱、製程方法及 限制。（20 分）

為縮短汽車生產時間與停機時間，整車一體車身的大型壓鑄件生產已變 得更快且更容易。請回答： 在壓鑄製程中，驅使熔湯充填模腔最主要的原動力（driving force）是 什麼？（5 分） 壓鑄製程較適合薄壁（5 mm 以下）或厚壁（5 mm 以上）的鑄件？ （5 分） 壓鑄模具方案設計理論為PQ2 原理，何謂PQ2 圖？（10 分）