機械製造學概要　申論題歷屆試題與參考架構

114 年（考試時間 90 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   請敘述下列鑽頭各部位名稱並說明其用途對切削性能的影響：（每小題 10 分，共 40 分）

   （一）鑽頂角又稱鑽唇角（Point angle/Lip angle）

   （二）螺旋角（Helix angle）

   （三）靜點（Chisel edge）

   （四）鑽唇間隙角（relief angle）

   （40 分）

   參考架構・破題

   本題測驗標準麻花鑽頭幾何角度與部位構造對切削阻力、排屑效率與刀具壽命之核心影響，屬高配分之基礎試題，作答宜分項逐一針對定義、功能及角度大小之正反影響詳實論述。

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2. 2

   鑄模若依取出的方式不同可分為永久模型與消散式模型，請敘述各有那些方法及其主要用途為何？（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題聚焦於鑄造工程中模型取出機制之分類，依模型是否在鑄造過程中被破壞或消散，區分為永久模與消散模，作答宜系統性闡述各自之主要製程技術、成形特點與典型產業用途。

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3. 3

   塑性變形加工一般以再結晶溫度區分成兩種不同加工：

   （一）何謂再結晶溫度？（8 分）

   （二）回答這兩種不同加工的名稱，並敘述其優、缺點及其限制。（12 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題測驗金屬塑性加工之熱力學與微觀組織轉變界限，以再結晶溫度為劃分基準，探討冷加工與熱加工在變形機制、力學性能、表面精度與能量消耗上之本質差異。

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4. 4

   （一）請說明電弧焊（俗稱電焊）的工作原理。（8 分）

   （二）電焊機的電源可分為直流與交流兩種，請比較其優、缺點。（12 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題測驗融化熔接中應用最廣之電弧銲接基本物理原理與電氣特性，作答重點在於闡明電弧放電產生熱能使母材與填料熔合之機構，並深入對比直流與交流電源在電弧穩定性、磁偏吹現象及設備成本上之優缺點。

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113 年（考試時間 90 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   （一）試分析砂輪精磨與粗磨時，砂輪的粒度如何選擇。 （10 分）

   （二）試分析如何根據工件的硬度選擇砂輪。（10 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題測驗精密磨削加工中砂輪規格選擇之工程準則，磨削加工之切除率、表面粗糙度與砂輪壽命高度取決於磨粒尺寸與結合度硬度之適配性，作答應從切削機構與自銳作用切入分析。

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2. 2

   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）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題測驗利用離心力進行金屬充填與緻密化之特種鑄造技術，核心在於說明旋轉模具產生離心力以驅逐氣孔熔渣並充填模穴之原理，並精確區分真離心、半離心與離心加壓三大分支製程在旋轉軸心、形狀對稱性與適用產品之差異。

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3. 3

   （一）請說明切削刀具被要求的特性。（10 分）

   （二）請說明切削液被要求的特性。（10 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題測驗切削加工系統中刀具材料與切削液之材料物性要求，刀具承擔嚴苛之剪切力、高溫與摩擦衝擊，而切削液則提供潤滑冷卻保護，兩者互相搭配方能確保加工精度與刀具壽命。

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4. 4

   （一）何謂點焊（spot welding）？請說明其工作原理。（5 分）

   （二）請列舉點焊的優點和缺點（各五項）。 （15 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題測驗電阻銲接中應用最普遍之電阻點銲技術，著重於焦耳熱效應使接觸面局部熔化形成銲核之原理，並全面檢視其在大量生產中之製程優勢與操作限制。

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5. 5

   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）

   （一）傾斜角（rake angle）

   （二）切刃角（cutting edge angle）

   （三）隙角（relief angle）

   （四）刀鼻圓角半徑（nose radius）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題測驗單刃車刀基本幾何角度定義及其對切削變形、切削力、表面粗糙度與刀刃強度之物理影響，屬切削力學之基礎經典考題，宜依各角度之幾何功能與正負效應條理分析。

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112 年（考試時間 90 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   請回答下列問題：

   （一）說明刀具磨損常見的四種形式。（12 分）

   （二）說明切削劑的功能和其該需具備的性質。 （18 分）

   （30 分）

   參考架構・破題

   本題測驗金屬切削中刀具失效機理與切削液之輔助機能，配分高達30分。第一小題需從微觀摩擦學與宏觀磨損形態剖析刀具磨損四種常見型態；第二小題則系統闡明切削劑之四大機能與材料物性要求。

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2. 2

   鑄造完之鑄件精密度除了受到模型設計及模型本身精度的影響，尚需考慮那五項模型裕度？並請分別說明之。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題測驗鑄造工程中模型設計之尺寸補償原則，金屬自澆注至室溫冷卻會經歷收縮、變形與後續加工，為確保最終工件符合圖面尺寸精度，模型製作必須預留五大基本裕度，作答應逐項定義並分析其物理機制與預留方向。

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3. 3

   請詳細說明熱作（hot working）與冷作（cold working）之優、缺點為何？（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題測驗金屬塑性成形中熱加工與冷加工之製程物理特點，劃分標準取決於加工溫度是否高於金屬之再結晶溫度，答題宜從變形力、組織均勻性、表面品質、尺寸公差與加工硬化等層面作系統性優缺點對比。

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4. 4

   （一）請依照中華民國國家標準（CNS）焊接符號的標註方法的規定繪圖並說明各位置所代表的意義。 （10 分）

   （二）如圖兩機件將採取焊接角度 60°、圓角半徑 2 mm、對接（Butt joint）的形式進行雙邊焊接， 「箭頭邊」焊接深度 3 mm 表面填平；而「箭頭對邊」焊接深度 4 mm 表面凸面。請繪出其符合 CNS 規定之焊接符號。（5 分）

   （15 分）

   參考架構・破題

   本題考 CNS 焊接符號的組成與標註位置。第一小題要畫出完整的焊接符號，並逐一說明箭頭、基準線、尾叉、基本符號、補助符號與尺寸各放在哪裡、代表什麼；第二小題把題目文字給的條件（開槽角度、根部半徑、兩邊深度、表面形狀）轉成雙邊對接的焊接符號。要拿分，關鍵在於分清楚「箭頭邊」和「箭頭對邊」各標在基準線的哪一側，以及尺寸放在哪個位置。

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5. 5

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

   （15 分）

   參考架構・破題

   本題測驗以固態粉末顆粒壓製燒結為核心之近淨形特殊製造技術，作答宜先清楚界定粉末冶金之核心製程循環，進而從材料利用率、難熔金屬加工能力、特殊多孔性及設備模具成本等層面詳論其工程優劣勢。

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111 年（考試時間 90 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   對於擠壓鑄造（squeeze casting process）：

   （一）試繪圖且說明其製程。（10 分）

   （二）試說明其優點。（10 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題測驗結合傳統重力鑄造與封閉模具鍛造優勢之複合先進成型技術——擠壓鑄造（液態鍛造）。作答重點在於依序說明金屬液注入、高壓衝頭閉模凝固之連續動態程序，並深入剖析高壓抑止氣孔縮孔與加速導熱所帶來的力學優勢。

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2. 2

   對於使用一般的麻花鑽頭（twist drill）進行鑽孔的情況，試說明：

   （一）切屑的形狀為螺旋狀之原因。（5 分）

   （二）螺旋角對切削扭矩和切刃壽命的影響。（15 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題測驗麻花鑽頭鑽削運動學與幾何形貌對切屑形成機制、切削力矩及刀刃壽命之交互影響，答題宜從切削速度徑向梯度切入解釋螺旋切屑之幾何成因，並分析螺旋角大小對前傾角、切屑排出與刀刃散熱強度的雙面效應。

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3. 3

   對於圓桿或線材的抽拉製程（drawing process）：

   （一）試繪製典型的圓桿或線材的抽拉模具圖且標示各部位的名稱，並且說明軸承面的功用。（10 分）

   （二）說明抽拉模具材料及其耐磨耗性的改善方法。（10 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題測驗金屬線材與圓桿冷抽拉模具之幾何結構機能與材料改質技術。抽拉係使材料通過錐形模孔縮小截面之製程，答題核心在於精確圖示模具四個功能區段，解析軸承面定徑機能，並詳述硬質模具材料及化學物理表面改質抗磨損方案。

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4. 4

   試分別說明對接電阻焊接（upset resistance welding）和閃光電阻焊接（flash resistance welding）之操作程序。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題測驗電阻銲接在桿狀、管狀或型鋼端面接合之兩大主要固態與微熔製程——對接電阻銲（頂鍛焊）與閃光電阻銲。答題重點在於循序說明兩者在端面接觸狀態、加熱機制（純電阻熱對比火花電弧放電）及頂鍛加壓時機之操作程序差異。

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5. 5

   對於金屬的防鏽蝕處理法（anti-corrosion treatment），試繪圖且說明：

   （一）陽極防蝕（anodic corrosion protection）之原理和缺點。（10 分）

   （二）陰極防蝕（cathodic corrosion protection）之原理。（10 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題測驗電化學腐蝕控制之兩大極性保護原理——陽極防蝕與陰極防蝕。作答重點在於配合電化學極化曲線與電位電路圖，闡明如何利用外加電位或犧牲金屬將被保護金屬維持在鈍態區或熱力學穩定陰極區，並客觀指明陽極保護之技術風險與限制。

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110 年（考試時間 90 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   請繪圖並說明製作渦輪機單晶葉片（single-crystal blade）的原理與程序。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題測驗航空發動機與重型燃氣渦輪機高溫核心關鍵零件——單晶葉片之定向凝固定向結晶製造技術。核心在於說明消除所有晶界以杜絕高溫晶界潛變（creep）之物理機理，並繪圖詳細解析選晶器（晶體選擇器）之結構與連續抽拉凝固程序。

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2. 2

   平板輥軋（flat rolling）之輥軋力過大會造成輥輪顯著的撓曲及平坦度問題。請列舉五種可減少輥軋力的方法。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題測驗金屬平板輥軋力學中輥軋力之控制與抑制輥輪彈性撓曲之工程對策。輥軋力大小受接觸弧長度、降伏應力、界面摩擦及張力狀態直接影響，作答應從輥軋力計算公式之物理本質出發，精確列舉五種有效降低輥軋力之具體方法並逐一深入分析。

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3. 3

   請列舉五種在車床上所能加工的切削方法，並繪製這些切削方法的示意圖。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   車床為機械加工中最基礎且應用最廣泛的工作母機，其切削原理主要為工件旋轉進行主運動，單刃刀具沿縱向或橫向進給進行切削。本題要求列舉五種典型切削加工方法並繪製示意圖，作答應清楚交代各加工方法的刀具進給方向、工件相對運動與特徵，並輔以清晰的工程示意圖說明。

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4. 4

   在泰勒刀具磨耗方程式中假設 C = 90、n = 0.5。當切削速度分別降低

   ⑴50%及⑵75%時，請問刀具壽命如何改變？並說明刀具壽命改變的原因。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題考核金屬切削理論核心之泰勒刀具壽命方程式之數學運算推導與背後切削物理機制。作答應先列出通用公式進行代數推導，明確求出速度降幅與壽命倍率關係，再自切削熱生成、熱軟化效應及刀具磨耗機構深入闡釋壽命劇增之物理原因。

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5. 5

   請繪圖並說明射出成形製程的步驟。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   射出成形為熱塑性與熱固性塑膠製品最普及且具高度自動化量產能力之成形工藝。本題要求繪圖並說明其製程步驟，作答應先描繪射出成形機核心單元架構，再依序將射出週期分解為合模、射出充填、保壓、冷卻與塑化、開模頂出等階段，兼顧機械動作原理與高分子加工物理特性。

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109 年（考試時間 90 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   圖示說明車床、銑床、五軸 CNC 等三類工具機的構型、主要部位名稱（含主軸及進給軸向），及使用時機（註：各類工具機均可能有多種構型，三類各舉一例說明即可）。（25分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題應以三張簡化構型圖配合軸向箭頭作答，先分清工件旋轉、刀具旋轉及五軸同動的差異，再連結各機型的適用工作。

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2. 2

   說明砂模鑄造過程並以圖示說明砂模鑄造時各部位之名稱及用途。（20分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   以「模型與砂箱準備、造模與造心、合模澆注、凝固清理、檢驗」為主線，並用剖面圖標出金屬液流路、鑄件空腔及排氣補縮系統，即可完整呈現砂模鑄造。

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3. 3

   請說明電阻焊接的工作原理及其應用範圍。（20分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   電阻焊是以工件接觸處的電阻熱配合電極壓力形成接頭，核心應由焦耳熱、熱量集中位置、加壓通電循環及各種接頭形式展開。

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4. 4

   相同形貌的零件，常可利用不同的製造方式完成，但因製造方式的不同其成本、尺寸精度、表面粗度等也會有所不同。今假設以相同材料以模鍛成型、切削及鑄造等三種方法製造相同的胚件，試比較不同方法製作出之胚件在尺寸精度與強度的差異，及形成差異的可能原因。（20分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   比較時先固定零件形貌與名義材料，再從成形機制判斷：尺寸精度通常以切削最佳、模鍛次之、一般鑄造較低；強度則常以模鍛最佳，切削件取決於原始胚料與方向性，鑄件通常較低。

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5. 5

   說明鏟花的過程、目的及用途。（15分）

   （15 分）

   參考架構・破題

   鏟花是以刮刀逐次去除微量高點，配合顯色研合與反覆量測，使配合面取得幾何精度、均勻接觸及儲油能力的精密手工作業。

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108 年（考試時間 90 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   （一）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）

   （二）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）

   （20 分）

   參考架構・破題

   第一小題以室溫硬度與耐磨性作一般性排序，第二小題則以刀具和鐵族材料在高溫下的化學相容性，說明立方氮化硼比鑽石更適合鋼鐵。

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2. 2

   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）

   （20 分）

   參考架構・破題

   先由每刃進給求工作台進給率，再依切削截面求材料移除率；功率由比切削能乘每秒移除體積，扭力則由功率除以主軸角速度，單位換算是本題關鍵。

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3. 3

   試說明：

   （一）為何鋼鐵相較於鑄鐵較不易鑄造？（5 分）

   （二）鑄鐵中的石墨形狀如何影響材料機械性質？（10 分）

   （三）為何灰鑄鐵凝固後體積增加的原因？（5 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   三小題可由「熔湯流動與凝固」、「石墨形貌造成的應力集中」、「石墨析出造成體積補償」串成一體，重點是鑄鐵高碳與石墨化帶來的鑄造優勢及性質差異。

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4. 4

   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）

   （20 分）

   參考架構・破題

   小直徑工作輥會縮短接觸弧，因而降低軋延力與扭矩並有利薄板加工；但輥輪剛性、咬入能力、驅動與壽命變差，故常須以背襯輥構成四輥或多輥軋機。

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5. 5

   試列舉五種非傳統加工方法之特性及適合使用時機。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   非傳統加工應依能量來源分類，選五種各寫「去除機制、材料或形狀限制、主要優缺點、適用時機」，才能避免只羅列名稱。

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107 年（考試時間 90 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   試說明及比較金屬切削（metal cutting）中，常用的高速鋼（high speed、碳化鎢（tungsten carbide）和多晶鑽石（poly-crystal diamond, PCD）steel）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）

   （20 分）

   參考架構・破題

   先以硬度、熱硬性、韌性、耐磨性及化學穩定性比較三種刀材，再依鈦合金低導熱、高溫強度高及化學活性強的特性，選擇韌性與耐熱兼具的碳化鎢硬質合金。

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2. 2

   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）

   （20 分）

   參考架構・破題

   熱室與冷室的選擇取決於熔湯溫度及其對壓射系統材料的侵蝕：鋅合金低熔點且對浸入式機構較相容，適合熱室高速循環；鋁熔湯會加速侵蝕浸沒構件，故採冷室分次舀湯。

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3. 3

   金屬保溫瓶可以深引伸（deep drawing）製作的無縫管製作或以彎板成形（bending）再銲接的有縫管製作，試說明此兩種製程及成品的優缺點。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題應以製程路徑、材料流動與接合界面為主軸，比較深引伸無縫管與彎板銲接有縫管在品質、成本及量產性上的取捨。

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4. 4

   試說明汽車鈑金常用電阻焊接（resistance welding）之焊接原理及分類。若以機械手臂進行電阻焊接，需注意那些原則或限制？（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   電阻銲接是利用工件接觸處的電阻熱，配合電極壓力形成接頭；作答宜先寫熱量來源及通電循環，再分類，最後說明機械手臂銲接的製程限制。

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5. 5

   試說明一般工業塑膠材料分類之熱塑型塑膠（thermoplastics, TP）與熱固型塑膠（thermoset plastics, TS）特性有何不同？那類塑膠材料較適合射出成形（injection molding）？請說明原因。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   熱塑型與熱固型塑膠的根本差異在分子結構及受熱後是否能再次軟化；因此射出成形通常以可反覆熔融流動的熱塑型塑膠最合適。

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106 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   在斜切削過程中，刀具主要受那三個方向的力？在這三個力量中，那一個力量消耗大部分切削所需的功率？（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   斜切削的合力可依工具機座標分解為主切削力、進給力與徑向力；其中沿主切削速度方向的主切削力最大，負擔大部分切削功率。

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2. 2

   試列舉選用濕砂模鑄砂需要考慮的鑄砂基本性質。（15 分）

   （15 分）

   參考架構・破題

   濕砂模鑄砂須在未烘乾狀態下同時承受造模、搬運、澆注與排氣需求，因此選砂不能只看耐火度，應綜合粒度、強度、透氣、流動及潰散等性質。

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3. 3

   試說明經嚴重塑性加工金屬在進行退火處理時發生再結晶的原因與過程。（15 分）

   （15 分）

   參考架構・破題

   嚴重塑性加工會提高位錯密度並儲存變形能；退火加熱後，系統藉回復、再結晶與晶粒成長降低自由能，其中再結晶是由無應變新晶粒成核並取代加工組織。

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4. 4

   試說明鍍鋅鋼板鍍鋅層對其電阻銲接電極壽命的影響。（15 分）

   （15 分）

   參考架構・破題

   鍍鋅層會改變接觸電阻、熱量分布及電極表面反應；熔融或軟化的鋅易與銅合金電極互溶、黏著，使電極端面擴大與劣化，因此鍍鋅鋼板的電阻銲電極壽命通常低於裸鋼板。

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5. 5

   試說明從鋼錠加工到鐵路軌道工型鋼軌的加工流程。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   鋼軌屬長尺寸且截面複雜的型鋼，流程應由鋼錠整備、均熱與初軋開始，再以孔型軋延逐步分配軌頭、軌腰及軌底材料，最後進行矯直、熱處理、定尺與檢驗。

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6. 6

   試列舉兩種鋼橋鋼結構的防蝕處理工法。（15 分）

   （15 分）

   參考架構・破題

   鋼橋防蝕的基本思路，一是以塗裝系統隔絕水分、氧與鹽分，二是以金屬鍍層提供屏障並利用鋅對鋼的犧牲保護；作答可選這兩種常見工法，分述施工與優缺點。

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105 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   針對碳化鎢車刀之斷屑槽（chip breaker）：

   （一）說明斷屑槽之功用（至少列舉三種）。 （3 分）

   （二）繪製四種斷屑槽的型式。 （8 分）

   （三）捨棄式刀片的特點。（9 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題須把斷屑槽的功能、四種可辨識的幾何型式及捨棄式刀片特點分開作答；圖形應呈現切屑受到障礙後彎曲、折斷的作用。

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2. 2

   請繪圖且說明：（每小題 10 分，共 20 分）

   （一）在平板上壓凸印（embossing）的製程和產品。

   （二）在圓形工件表面上進行壓花紋（coining）的製程和產品。

   （20 分）

   參考架構・破題

   壓凸印與壓花紋都以模具使板料局部塑性變形，但前者著重薄板形成凸凹立體圖樣，後者以高局部壓力使材料流入精細模紋並改善表面細節；應用成形前後剖面圖區別。

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3. 3

   請繪圖且說明：（每小題 10 分，共 20 分）

   （一）開模鍛造（open die forging）生產工件的過程。

   （二）閉模鍛造（closed die forging）生產工件的過程。

   （20 分）

   參考架構・破題

   開模鍛造靠簡單模面逐次壓擊並配合工件移動形成形狀；閉模鍛造則使加熱胚料在具有型腔的成對模具中流動充填，兩者應以製程圖、金屬流動、飛邊及適用性對照。

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4. 4

   請繪圖且說明：（每小題 10 分，共 20 分）

   （一）金屬惰性氣體焊接（俗稱 MIG）之原理。

   （二）鎢惰性氣體焊接（俗稱 TIG）之原理。

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題應以電弧位置、電極是否消耗、保護氣體與填料金屬來源為比較主軸，分別畫出 MIG 與 TIG 的設備配置及熔池形成，再收束兩者差異。

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5. 5

   請繪圖且說明利用螺桿式射出成形機生產塑膠元件之流程。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   螺桿式射出成形的核心，是螺桿旋轉完成輸送、壓縮、混煉與計量，再以軸向前進方式將熔膠射入閉合模具；作答應配合機構剖面圖，依循一個完整循環說明。

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104 年（考試時間 90 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   請列舉並詳述以旋轉多鋒刀具作精密製孔的傳統切削加工法。（15 分）

   （15 分）

   參考架構・破題

   題幹所稱以旋轉多鋒刀具作精密製孔的傳統切削法，核心應答為鉸孔；它不是由實心材料直接造孔，而是以鉸刀對既有孔作少量、均勻的精修，以提升孔徑精度、圓度與表面光度。

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2. 2

   請詳述銑削加工的順銑法（又稱下銑法）與逆銑法（又稱上銑法），並比較之。（15 分）

   （15 分）

   參考架構・破題

   順銑與逆銑的判別基準，是刀具在接觸區的切削速度方向和工件進給方向是否相同；比較時應從切屑厚度變化、受力、背隙、表面品質、刀具磨耗與適用機況完整展開。

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3. 3

   請詳述砂模鑄造法中澆鑄速度對鑄件品質的影響及決定澆鑄速度的因素。（15 分）

   （15 分）

   參考架構・破題

   澆鑄速度須在避免冷卻過早與避免液流過度擾動之間取得平衡；過慢易造成未澆滿、冷隔等低溫缺陷，過快則易捲氣、沖砂、夾渣及侵蝕砂模，應以充填、流動、排氣和凝固觀點論述。

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4. 4

   請詳述金屬線材的抽拉製程，並詳述多道次抽拉以製成絲線的原因及道次間熱處理的原因、目的與過程。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   線材抽拉是使金屬棒線通過截面逐漸縮小的模孔，以拉力造成塑性變形，得到較小直徑、較長長度及較佳表面的製程；多道次與道次間退火，分別解決單次變形能力受限及加工硬化累積問題。

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5. 5

   請詳述硬焊（brazing）接合的原理與特徵及焊炬硬焊法的焊接程序。（15 分）

   （15 分）

   參考架構・破題

   硬焊是以熔點低於母材的填料金屬熔化並潤濕接合面，在母材不熔化的前提下，藉毛細作用充填接頭間隙，冷卻凝固後形成冶金接合；焊炬硬焊則以火焰作為局部加熱熱源。

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6. 6

   請詳述機械零件疲勞的成因及增進其疲勞強度的化學、物理及機械等方式的表面處理方法。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   疲勞是零件在反覆或交變應力下，即使名義應力未達靜態破壞強度，仍可能由表面或應力集中處萌生裂紋，經穩定擴展後突然斷裂；提升疲勞強度的表面處理應圍繞提高表層硬度、降低缺口效應及導入表面殘留壓應力。

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103 年（考試時間 90 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   鑽孔時發生吱吱叫之導致原因為何？（5 分）

   （5 分）

   參考架構・破題

   鑽孔出現吱吱尖叫，通常代表鑽頭與工件之間發生不穩定的摩擦振動或顫振；應從刀具狀態、切削條件、夾持剛性、排屑與潤滑冷卻逐項判斷，而不是只歸因於單一原因。

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2. 2

   試繪製一下料沖模（Blanking Die）結構示意圖，並標示五種組成元件的名稱（例如：推料桿）。（10 分）

   （10 分）

   參考架構・破題

   下料沖模以沖下的坯料作為成品、周圍板料成為廢料；圖面應畫出上模隨沖床滑塊下行、沖頭推動板料進入凹模，並清楚標示卸料與推出成品的機構。

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3. 3

   試依工件運動及刀具進行切削的方式，列舉四種切削用工作母機。（10 分）

   （10 分）

   參考架構・破題

   本題要依產生主切削運動與進給運動的主體分類工作母機；可用車床、鑽床、銑床及牛頭刨床作為四種典型，逐一交代工件運動、刀具運動與可加工形面。

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4. 4

   若要加工機件的平面，可以選擇那些工作母機？就其精度、光度而言，各有何特色？（15 分）

   （15 分）

   參考架構・破題

   平面可由刨削、銑削、車削端面、拉削與平面磨削等工作母機完成；比較時應區分粗加工、半精加工與精加工，從尺寸與形狀精度、表面粗糙度、生產率、工件尺寸及材料狀態評估，不能只排出絕對名次。

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5. 5

   試說明爆炸成形（Explosive Forming）、電氣液壓成形（Electrohydraulic Forming）以及磁力成形（Magnetic Forming）。（15 分）

   （15 分）

   參考架構・破題

   三者皆屬高能率成形，利用瞬間高壓使工件高速塑性變形；作答宜依能量來源、壓力傳遞方式、適用材料與典型用途逐一比較。

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6. 6

   試說明三種鑄件缺陷的成因及其預防方法。（15 分）

   （15 分）

   參考架構・破題

   鑄件缺陷應以「缺陷外觀或位置—形成機制—製程對策」成組回答。可選氣孔、縮孔與澆不足三種，分別代表氣體、凝固收縮及充填問題。

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7. 7

   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）

   （15 分）

   參考架構・破題

   題目已排除形狀、尺寸與材質不可行的差異，重點是以鑄造、鍛造為比較基準，說明銲接組構法在成本、設計、生產與品質上的相對利弊，而非只列銲接的一般特性。

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8. 8

   試回答 USM 與 EDM 之中文名稱，並說明它們的加工原理。（15 分）

   （15 分）

   參考架構・破題

   USM 與 EDM 都是非傳統加工，但前者以振動磨粒造成機械性去除，後者以脈衝火花造成熱性去除；作答先寫中文全名，再依設備、能量轉換、去除機制與適用工件比較。

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102 年（考試時間 90 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   試敘述精實生產（lean production）之概念及工廠之生產規劃。採用此製造生產方式具有那些優點？（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   精實生產是以顧客價值為起點，持續消除不增值活動，透過流動、拉式生產與全員改善，以較少資源在需要的時間製造需要的數量；工廠規劃必須把此概念落實到產能、佈置、物流與管制。

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2. 2

   車刀（cutting tool）在切削（cutting）過程中，會承受那些外在之嚴厲條件（請列舉3 項）？為克服加工過程中之嚴厲條件，車刀須具備那些材料特性（請列舉 4 項）？現今之車刀材料主要有那些（請列舉 3 項）？（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   車刀在切削區同時面對熱、力與摩擦化學作用；材料特性必須逐項對應這些負荷，再列出具代表性的刀具材料，形成「條件—性能—材料」三層答案。

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3. 3

   試說明複動模（compound dies）、遞進模（progressive dies）及移動式模（transfer dies）三者間之差異。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   三者都是沖壓量產模具，主要差別在工位數、工件如何移動，以及一次滑塊行程中各工序發生的位置。可先個別定義，再以送料、產出與適用形狀比較。

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4. 4

   試說明高週波電阻焊接（high frequency resistance welding ）之原理、裝置及焊接程序。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   高週波電阻焊接是以高頻電流集中於待接合邊緣，利用接觸電阻及材料本身電阻產熱，再由壓輪施壓鍛接；常見於連續製管縱縫，答案應分原理、裝置、程序書寫。

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5. 5

   試說明消失模型鑄造法（lost foam process; evaporative pattern casting process）之程序，比較消失模型鑄造法與傳統空模穴砂模鑄造法在製程上之差異。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   消失模型鑄造的特徵是泡沫模型不先取出，而在澆注時由熔湯熱分解並由金屬取代；與傳統砂模的比較應鎖定模型處理、造模材料、分模與砂心、澆注充填及缺陷控制。

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