機械製造學概要考古題｜歷屆國考試題彙整

金屬粉末冶金（powder metallurgy）的均壓壓製（isostatic pressing）可以 改善傳統壓製（pressing）的限制，請提供二種均壓壓製形式，並詳細說 明其特色及優缺點。（25 分）

車床屬切削加工中重要程序之一，其中刀具壽命與更換時機更是車削加工 中重要的考量。請列舉三個影響車刀壽命重要參數，（10 分）並繪圖說明 造成刀具壽命應更換的三種損害磨耗型態（10 分）與三種可能的切屑型態。 （5 分）

精密鑄造又稱脫蠟鑄造，常用於精密工業零件與航太零件的生產。請繪圖 列出精密鑄造的主要程序，務必包含射蠟、組樹、沾漿、沾沙、脫蠟與澆 注等程序並說明各程序重要實施要點。（15 分）近年來積層製造被應用於 部分脫蠟鑄造中，主要取代前述那個程序？考量點是什麼？（10 分）

砂心（sand core）被安置於砂模的模穴內，可製作需有中空特徵的鑄件， 請列出砂心應具備的性質，並請詳細說明製作砂心的⑴熱匣法和⑵冷匣 法。（25 分）

鍛造模具可以簡單區分成開模與閉模鍛造（Open and closed die forging） 兩大類，請繪圖列出此兩大類鍛造的差異？（20 分）鍛粗（Upset forging） 屬於那一類？（2 分）毛邊（Flash）設計又屬於那一類？（3 分）

金屬電弧銲接（arc welding）是利用電極與工件間的電弧所產生的熱量 接合金屬，廣泛應用於船隻、車輛等製造與修補，請說明平銲（flat）起 弧二種產生電弧的作業方法，以及三種在平銲時銲條的移動方式。（25 分）

螺絲攻（tap）是製造內螺紋的主要工具，手工螺絲攻通常是三支等徑螺絲 攻為一組，包含塞螺絲攻（plug tap）、底螺絲攻（bottoming tap）、斜螺絲 攻（taper tap），請分別說明三種螺絲攻的功能特色與用途型式。（25 分）

在電動車設計上，使用高剛性鋼板與鋁合金材料是主要的輕量化手段。請問 鋼板與鋁合金如何接合？可以使用電弧焊接嗎？為什麼？如果無法使用， 機械接合（Mechanical joining）方式可否使用？請以繪圖方式說明自衝鉚 釘（Self-piercing rivet）接合的主要步驟。（25 分）

試分析砂輪精磨與粗磨時，砂輪的粒度如何選擇。（10 分） 試分析如何根據工件的硬度選擇砂輪。（10 分）

試說明金屬內孔加工常用之搪磨（Honing）的原理或作法，並說明此製 程應用於精密深鑽孔（Deep drilling）加工方法和限制。（20 分）

試說明塑膠加工常用的押出成形（Extruding）製程，若製作塑膠細圓棒 材，請說明所需押出模頭（Extruding die）形狀和位置，並說明押出成形 後塑膠棒材如何定型？（20 分）

何謂離心鑄造法？請說明如何區別真離心鑄造、半離心鑄造和離心加壓 鑄造法，及其適用生產的鑄件形狀。（20 分）

試列舉一種適用於金屬大型管件之離心鑄造法（Centrifugal casting），並 說明其原理或作法。（20 分）

請說明切削刀具被要求的特性。（10 分） 請說明切削液被要求的特性。（10 分）

請說明鑽孔加工常用的麻花鑽頭（Twist drill）之基本組成及螺旋角定義。 （20 分）

何謂點焊（spot welding）？請說明其工作原理。（5 分） 請列舉點焊的優點和缺點（各五項）。（15 分）

試說明線切割放電加工（Wire cutting electrical discharge machining, WEDM）原理或作法及其在模具加工之應用。（20 分）

請說明下列刀具的幾何特徵和其對切削性質的影響： （每小題5 分，共20 分） 傾斜角（rake angle） 切刃角（cutting edge angle） 隙角（relief angle） 刀鼻圓角半徑（nose radius）

請詳述鑽石刀具的特性及其於切削的應用條件與參數。（25 分）

表面硬化法主要為使得材料表面硬化、增加耐磨性、使內部具韌性、增加 承受振動或衝擊的強度，請至少提出五種可以使得表面硬化的方法並簡 要說明其原理或作法。（20分）

切削加工的相關問題如下，請依序回答。 切削鋼材時，切屑與原工件相比何者硬度較高？為什麼？（7 分） 刀具材料（tool materials）應具備那些特性（characteristics）？（10 分） 切削性（machinability）良好的工件材料具有那些切削加工的特性？ （8 分）

請詳述何謂直方圖（histogram）？並說明直方圖如何應用在產品生產時的 品質管制上？（25 分）

鑄鐵（cast iron）的含碳量為2.11%~4.5%，依據有、無石墨（graphite） 形成以及石墨之形狀，說明鑄鐵的種類可以分為那幾種？其強度、硬度 與制震能（damping capacity）有何差異？（20 分）

銲接是永久性的冶金式接合方法，一般可以分為鑞接、融接、壓接和特種 銲接，請分別敘述並舉例說明。（20分）

請詳述電熔渣鑄造法（electro-slag casting, ESC）的製程方法與特性。（25 分）

試說明熱作加工與冷作加工之定義及判斷依據，並列舉二種熱作加工與 二種冷作加工的製造方法且敘述其製程。（20分）

超音波銲接（ultrasonic welding）與傳統電弧銲接（arc welding）的銲件 接合原理有何不同？各適用於銲接何種元件？（10 分）

回答下列有關金屬成形加工（metal forming）的問題。 鍛造機的主要驅動方式有那幾種。不同驅動方式的主要特性為何？ （10 分） 說明鈑金成形使用的模具中，複式模（compound die）、連續模 （progressive die）、傳送模（transfer die）的主要差異。（10 分）

請各舉一例詳述應用機械能（mechanical energy）及應用化學反應能 （chemical reaction energy）的焊接法。（25 分）

何種因素可能會影響塑膠射出成型的生產製造周期時間，請至少列舉四 個因素並簡要說明。（20分）

說明放電加工（EDM）的材料去除原理，以及繪製放電加工過程中，電 壓與電流的變動示意圖。並且說明為何放電結束的瞬間，不宜立即進行 充電的原因。（15 分）

請說明何謂粉末冶金（Powder metallurgy）？並列出其優、缺點。（15 分）

在切削加工中，如果有不連續的切屑產生，請說明並列舉此種加工操作可 能帶來的至少四項缺點。（20分）

量測誤差之種類有那些？詳細說明引起這些誤差的主要原因。（10 分）

車床的心軸孔或頂心都是利用錐度製成的，請試述車床上車削錐度的三種 方法與其各別的特色。（25 分）

製造之量測是工件品質允收的基準： 試以圖闡述說明機械加工之工件量測所得到的形狀（Form）、波紋 （Waviness）和表面粗糙度（Surface roughness）定義。（15 分） 試說明圓柱車削加工的尺寸公差（Dimensional tolerance）是相當於工 件量測所得到的形狀、波紋和表面粗糙度的那一部分？（5 分）

鈑金加工法中之深引伸（deep drawing）成形常為製造杯狀或凹型中空工 件常用之方法，請說明本製程加工原理及特徵。（20 分）

鑄模製造時，須同時完成流路系統，以便將金屬液順利地鑄滿模穴，請試 述流路系統設計的基本原則。（25 分）

金屬細線常用於機動車輛剎車線或琴鋼線（Piano wire）等： 試以圖闡述說明常用的線抽拉（Wire drawing）製程及多次線抽拉和退 火處理之原因。（15 分） 試以圖闡述說明所使用抽線眼模的主要工作區域。（5 分）

在使用砂模鑄造法所生產的鑄件可能會發生許多缺陷，請舉四種缺陷的 成因及如何預防？（20 分）

金屬熱作是指金屬在其再結晶溫度以上進行各種加工者，請試述金屬熱作 之優點與缺點。（25 分）

因應國艦國造與風力發電機桿水下基座需求，大型構件焊接技術已成為 關鍵需求： 試以圖闡述說明潛弧焊接（Submerged arc welding）製程及特點與 限制。（15 分） 試說明潛弧焊接應用於船舶甲板接合之適用範圍。（5 分）

請說明欲生產硬質合金材質的自潤性軸承或自潤性齒輪會使用何種方 法生產？其生產步驟及其經濟效益為何？（20 分）

金屬電極電弧銲接是常用的電弧銲接方法之一，請試述金屬電極電弧銲接 的原理。（25 分）

減碳製造已是永續生產的重要課題，因陸廢和海廢中保特瓶（PET bottle） 回收數量龐大：（每小題10 分，共20 分） 試說明製造保特瓶（PET bottle）之高分子加工法的名稱與製程。 若使用新料混合部分PET 回收塑料（Recycled or regrind plastics） 進行保特瓶製造時，試說明製程中需注意那些參數和事項？

在切削加工中，會產生一種切屑名為積屑刃口（built-up edge, BUE）， 請說明形成原因及如何防止產生積屑刃口？（20 分）

對於金屬的防鏽蝕處理法（anti-corrosion treatment），試繪圖且說明： 陽極防蝕（anodic corrosion protection）之原理和缺點。（10 分） 陰極防蝕（cathodic corrosion protection）之原理。（10 分）

車床機台主要為使用單點刀具加工（Single-point machining）對圓棒形工 件加工： 試以圖闡述說明車削加工之外徑車削（Turning）和端面車削（Facing） 的加工法，並標示說明切削深度（Depth of cut, DoC）和進給（Feed） 方向。（14 分） 試說明同為單點刀具加工之搪孔（Boring）和溝槽加工（Grooving） 的加工法。（6 分）

請繪圖並說明電化學切削（electrochemical machining, ECM）之加工原理 及其適合的加工領域。（20 分）

請詳述切削刀具所需要的機械特性及其原因，並比較高碳鋼（high carbon steel）與高速鋼（high speed steel）二切削刀具的主要成分與特性及其應用 時機。（20 分）

描述金屬切削加工中可能出現的四種切屑類型。（20 分）

請回答下列問題：（每小題10 分，共20 分） 3/8 – 16UNC 以及M4 × 0.5 代表的意義。 欲加工3/8 – 16UNC 以及M4 × 0.5 螺紋孔時，請分別算出攻螺紋之鑽 頭直徑。

請列舉十種除鑽孔（drilling）與搪孔（boring）外的製孔方法，並比較鑽 孔與搪孔二製孔方法及其製孔特性。（20 分）

何謂比切削能（specific energy in metal machining）？其會有尺寸效應 嗎？若有，是如何改變呢？（8 分） 為什麼磨削的比切削能值較車削、銑削等加工高得多？（12 分）

請說明二氧化碳造模的製程。（20 分）

請列舉鑄造（casting）所用模型（pattern）在製作時的五種裕度（allowance）， 並詳述各裕度的影響因素及其原因。（20 分）

鑄造的模型可分為開模（open mold）和閉模（closed mold），請說明其 有什麼區別？（8 分） 將金屬從室溫升高到鑄造溫度所需的熱量是那三個能量成分的總 和？（6 分） 在開模鑄造（無澆注系統）操作中由純鋁鑄造而成直徑=50 cm、厚 度=2.5 cm 的圓盤。已知鋁在660C 熔融，但澆注溫度為760C。鋁 的熔融熱=398 J/g，比熱=0.879 J/gC，密度=2.7 g/cm3。假設固體鋁 和熔融鋁的比熱值相同。計算從室溫25C 開始將金屬加熱到澆注溫 度所需的（a）單位質量的能量，（b）總能量。（6 分）

對於氧乙炔火焰，請說明： 三種氧乙炔火焰的調整方法。（6 分） 利用氧乙炔火焰來切割鋼板之操作程序。（14 分）

請分別繪圖並詳述利用一對平模（flat die）以及一對滾模（roll die）分別 輥軋螺紋的程序。（20 分）

請說明塑性加工（plastic working）中冷作（cold working）與熱作（hot working）的區別，並詳述二者的優缺點。（20 分）

比較硬焊（brazing）和軟焊（soldering）製程的異同。（4 分） 硬焊和軟焊分別有那些缺點或局限性？（8 分） 硬焊或軟焊在什麼情況下優於熔接（welding）？（8 分）

請繪圖並說明碳鋼表面感應硬化法之加熱原理和操作程序。（20 分）

請列舉十項電焊（arc welding）中塗料焊條上焊劑塗層的功能，並說明電 焊作業上電弧長度與移行速度的選用因素及其原因。（20 分）

請說明何謂擠製（extrusion）製程，並如何區分直接擠製和間接擠製？ （10 分）

百（千）分表是一種既簡單又容易操作的測量工具，常見有針盤指示量 表（dial indicators）和槓桿式量表（lever indicators），請分別說明其構成 與使用時應注意事項。（10 分）

試比較砂模鑄造與殼模鑄造的優缺點。（25 分）

請試以螺旋齒面銑刀於立式銑床上銑削一鑄件的底面，詳述該銑削加工 的上銑法與下銑法，並就二者的切屑幾何與切削力之變化以及加工特性 等加以比較。（20分）

切削加工的相關問題如下，請依序回答： 切屑的型態可以分為幾種？（5 分） 切削加工時造成溫度上升的熱源有那些？（5 分） 切削刀具破壞（tool failure）的型態有幾種？（10 分）

請說明溢料（flash）在壓印模鍛造（impression-die forging）中的功能。 （25 分）

請詳述用於製造鋁輪圈的低壓鑄造法之原理與製程特性。（15分）

請詳述脫蠟鑄造法（investment casting or lost wax process）的程序與優點 （必須繪製每一步驟的示意圖輔助說明）。（20 分）

請說明金屬切削刀具中正傾角（positive rake angle）與負傾角（negative rake angle）的不同。（25 分）

請分別詳述可用於製造圓筒形板件的旋壓（spinning）與引伸（deep drawing）等二加工法之原理，並比較二者的製程特性。（25分）

金屬彎鈑加工（bending）常有彈回現象（springback）發生，請詳細說明 影響彈回量的因素與效應。（20 分）

在深引伸（deep drawing）成形中，成耳或耳廓（earing）是圓杯引伸時會 發生的缺陷。請說明何謂成耳？並說明其成因。（25 分）

請詳述電漿焊接（plasma arc welding ）的原理，並比較其傳導式 （transferred）與非傳導式（nontransferred）二接線方式的異同與製程特 性。（20分）

請回答下列與銲接（welding）技術相關之問題： 電弧銲接（arcwelding）的方式可以分為消耗式電極（consumable electrode） 與非消耗式電極（nonconsumableelectrode）兩種。請詳細說明此二種銲接 技術的差異性，並且各舉一實際的案例。（12 分） 電弧銲接時，銲道表面會有銲渣（slag）存在，說明此銲渣的主要功能 為何？如果進行多道堆銲（multiple-pass approach）必須注意那些事項。 （8 分）

說明鏟花的過程、目的及用途。（15分）

請詳述積層製造（additive manufacturing）的原理，並以選擇性雷射燒結 （selective laser sintering）詳述其製程方法。（20分）

鋼製傳動軸經常進行表面硬化處理，請分別說明固體滲碳（carburization） 表面硬化與高週波表面硬化（high frequency hardening）的熱處理操作程 序。（20 分）

試列出五種常見的切削刀具材料，並依照硬度由大而小排列。（10 分） 何謂CBN？與鑽石刀相比，何種較適用於切削鋼鐵材料，理由為何？ （10 分）

試說明為什麼陶瓷是有效的切削刀具材料？試說明陶瓷是否也適合作 為塑性加工的模具材料？（20 分）

請寫出FMS 彈性製造系統主要的應用與特色，及其主要硬體部分包含 那些單元。（20 分）

一臥式銑床上進行平面銑削（slab-milling），使用6 刃、直徑60 mm 的 刀具切削一塊長500 mm、寬150 mm 的鈦合金材料，設定每刃進給 0.1 mm、切削深度為3.5 mm、轉速150 rpm。計算材料移除率、切削時 間、主軸所需扭力及功率。（比切削能3.5 Ｗ-s/mm3）（20 分）

試說明熔解焊接（fusion welding）、固態焊接（solid state welding）與 硬焊（brazing）之意義與差異？（20 分）

請敘述離心鑄造（Centrifugal Casting）原理和三種離心鑄造方法及應用。 （20 分）

試說明： 為何鋼鐵相較於鑄鐵較不易鑄造？（5 分） 鑄鐵中的石墨形狀如何影響材料機械性質？（10 分） 為何灰鑄鐵凝固後體積增加的原因？（5 分）

磨削比（Grinding ratio）取決於下列因素：砂輪類型、工件硬度、砂輪切 削深度、砂輪和工件速度，以及研磨液的類型，請說明其理由。（20 分）

請寫出直接擠製（Direct Extrusion）及間接擠製（Indirect Extrusion）製 程原理及其各自優缺點。（20 分）

試說明使用直徑較小的輥輪進行平板輥軋製程的優點及限制。（20 分）

珠擊法之功用為何？列舉珠擊法之優點與缺點。（20 分）

請寫出氧乙炔焊火焰結構可分為那三部分和三種不同成分比例火焰之 特點及其適用材料。（20 分）

試列舉五種非傳統加工方法之特性及適合使用時機。（20 分）

對於砂模鑄造法、精密脫臘鑄造法、壓鑄（冷室）、壓鑄（熱室）、離 心鑄造及擠壓鑄造，試依據凝固速率的大小從最大到最小進行排序，（亦 即從給定體積的金屬中，那種鑄造法提取最快的熱量？），並說明原因。 （20 分）

在超大型積體電路製程（VLSI）裡，請說明物理氣相蒸鍍（PVD）及化 學氣相蒸鍍（CVD）兩種主要製作薄膜的製程及其優缺點。（20 分）

超大型鑄件的製程常使用泥土模（loam molds）以及呋喃模（furan molds）鑄造法， 請分別詳述這兩種鑄模的製程。（20 分）

一長200 mm、直徑101.6 mm 的1040 中碳鋼棒，欲車製成直徑100 mm，使用邊刃 角（side cutting edge angle）為0°的碳化鎢車刀，以轉速400 rpm 與每轉進給量（feed per revolution）0.2 mm 車削，請計算出下列數值：切深（depth of cut）、切屑截面積、 每分鐘進給量（feed per minute）、加工時間、材料移除率（metal removal rate）。（10 分）

試說明及比較金屬切削（metal cutting）中，常用的高速鋼（high speed steel）、碳化鎢（tungsten carbide）和多晶鑽石（poly-crystal diamond, PCD） 等刀具材料特性。若要加工航太用鈦合金（Titanium alloy），如何選擇 上述何種刀具材料來進行切削加工？請說明原因。（20 分）

請分別說明輪磨（grinding）與研磨（lapping）的製程原理與方法。（20 分）

試說明為何壓鑄法（die casting）中，鋅合金（zinc alloy）常以熱室壓鑄 法（hot-chamber die casting）？鋁合金（aluminum alloy）常以冷室壓鑄 法（cold-chamber die casting）？另試各列舉一種可用上述材料和製程製 成的產品？（20 分）