機械製造學概要 申論題歷屆試題與參考架構
普通考試，民國 102～115 年共 14 份試卷、72 題，其中 71 題附參考答題架構。考這一科的類科：機械工程。本頁列出歷年全部題目，參考架構只列開頭的「破題」，完整的答題架構、關鍵字與作答提醒請到站內查看。
115 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
對於大型工件的鍛造製程一般都是在高溫的環境中施作，請列舉四種鍛造模具材料所需要具備的特性。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
大型工件的高溫熱鍛模具承受劇烈的衝擊載重、高溫熱應力循環與劇烈磨耗，因此選用之模具鋼材必須兼具優異的熱強度、衝擊韌性、抗熱疲勞性與耐磨性。作答時應以熱鍛工作環境特徵為起點，系統性列舉四種關鍵特性並闡述其工程物理意涵。
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- 2
請比較並說明「電弧焊」與「電阻焊」兩種焊接方法之主要差異，至少提出說明四項相異點。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
電弧焊與電阻焊為製造業中應用最廣的兩大接合製程，其根本差異在於熱能轉換原理、接頭幾何形式與有無機械加壓輔助。作答應建立對比架構，由熱源產生、填料與保護介質、加壓需求及適用場合四大面向切入比較。
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- 3
切削條件（如切削速度、進給量、切削深度）會影響加工效率與表面品質。請回答下列問題：
（一）試定義下列三種切削條件：切削速度、進給量與切削深度。（10 分）
（二）切削速度過高或過低，對刀具壽命與加工品質會有何影響？（5 分）
（三）進給量與切削深度增加時，對加工效率與表面粗糙度之影響為何？（5 分）
（20 分）
參考架構・破題
切削條件為切削加工之核心參數，直接主導材料移除率、刀具壽命與加工表面品質。作答應先精準定義三大條件之物理意義與計量單位，再分別針對切削速度及進給量、切削深度對壽命與表面品質之機制進行深入剖析。
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- 4
請列舉出至少四種金屬塑性加工方法，並分別說明其基本原理、典型產品及相關應用。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
金屬塑性加工（成形加工）係利用金屬材料超越降伏強度之塑性流動特性，在破壞限度內施加外力以改變形狀，具備材料利用率高、晶粒纖維流線連續與力學性能優異等特色。作答宜挑選四種最具代表性之主幹製程，分段說明原理、典型製品與工業應用。
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- 5
請依據光阻的作用；曝光與光罩關係；顯影的目的；解析度與線寬對製程的影響；微影製程失敗對良率的影響，說明光阻塗佈／曝光／顯影等「微影製程」在半導體製程中的功能與重要性。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
微影（lithography）是把光罩上的電路圖形轉移到晶圓上的關鍵步驟，決定元件的最小線寬與疊對精度，也是製程中重複次數最多、成本占比最高的工序。作答依題目列出的五個面向逐一說明，最後收斂到「微影決定解析度與良率」。
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114 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
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）
（25 分）
參考架構・破題
粉末冶金均壓壓製（等方壓製，Isostatic Pressing）克服了傳統剛性模具單軸或雙軸壓製中因粉末顆粒與模壁摩擦導致的密度梯度不均缺陷。此製程主要分為冷均壓（CIP）與熱均壓（HIP）兩大流派，作答應從成形介質、加壓狀態、特色及優缺點進行全方位剖析。
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- 2
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）
（25 分）
參考架構・破題
砂心置於鑄模模穴內部用以成形中空特徵，因其四周全被高溫金屬熔液包圍，面臨更為嚴苛的熱力與排氣考驗，其材料性能與硬化方式是鑄件成敗之關鍵。作答應先列出砂心之基本性能要求，再詳細比較熱匣法與冷匣法之硬化原理與特性。
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- 3
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）
（25 分）
參考架構・破題
平銲為電弧銲接中最基礎且容易獲得優良銲道品質的作業位置。掌握穩定的起弧技術與恰當的運棒路徑，是防止黏條、夾渣並確保熔深均勻之核心功底。作答應分為起弧方法與平銲運棒方式兩大層次循序闡述。
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- 4
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）
（25 分）
參考架構・破題
手工螺絲攻為鉗工切削母螺紋之基礎工具，三支一組等徑螺絲攻係藉由前端切削倒角錐度之漸次遞減，將切削負荷合理分配於各攻次中，確保螺紋幾何精確與牙形光潔。作答應依加工順序逐一說明三者的幾何特徵、功能特色與適配型式。
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113 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
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）
（20 分）
參考架構・破題
搪磨（Honing）為孔加工中兼具修正幾何公差與改善表面粗糙度的高效率微量磨削技術；在深孔加工鏈中，搪磨作為精密深鑽孔之後續精整工序，能有效消除鑽孔刀痕，但受限於浮動研磨特性而無法糾正中心線偏斜。作答應由搪磨運動機構出發，進而分析在深孔應用中之製程方法與物理限制。
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- 2
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）
（20 分）
參考架構・破題
塑膠押出成形（Extrusion）為連續性製造定斷面塑膠長型材的核心熱熔製程。生產塑膠細圓棒材時，模頭流道幾何設計需補償高分子熔膠之離模膨脹效應，並配合嚴格的真空冷卻定型機構確保尺寸安定。作答應依押出機理、模頭構造與冷卻定型三大單元依序解析。
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- 3
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）
（20 分）
參考架構・破題
離心鑄造（Centrifugal Casting）係利用鑄模高速旋轉產生之離心力場進行充填與壓實的特殊鑄造技術。針對金屬大型對稱管件，最典型且工業普及度最高者為「真離心鑄造法（True Centrifugal Casting）」，其免除砂心即可獲得高度緻密之中空圓筒構件。
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- 4
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）
（20 分）
參考架構・破題
麻花鑽頭（Twist Drill）為孔削加工中應用最普及之孔加工刀具，其構造兼具切削、排屑與導向三大機能。作答應依刀具構造將各部幾何特徵系統性拆解為柄部、頸部與切削本體，隨後給出螺旋角之精準定義並解析其切削力學意義。
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- 5
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）
（20 分）
參考架構・破題
線切割放電加工（WEDM）為非接觸式電熱微細加工技術，突破了傳統機械加工受材料硬度與幾何切削應力之限制。作答應由脈衝火花放電熔蝕之微觀物理機制出發，說明數值控制走線作法，並深入闡述其在模具工程領域中關鍵之應用優勢。
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112 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
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）
（20 分）
參考架構・破題
表面硬化處理之目的在於賦予機械構件「外硬內韌」的理想力學組合，使其表面兼具高耐磨與抗疲勞性，心部則保留高韌性以抵抗衝擊載重。作答應涵蓋化學熱處理、局部表面熱處理與薄膜披覆等五種不同工藝流派，清晰陳述其冶金原理與作業流程。
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- 2
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）
（20 分）
參考架構・破題
銲接為利用熱、壓力或兩者並用，使分離構件產生原子級冶金結合的永久性連接技術。依接合冶金狀態與能量輸入形式，一般劃分為鑞接、融接、壓接及特種銲接四大門類。作答應依序給出四者之嚴謹定義、界面結合物理本質及最具代表性之工程實例。
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- 3
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）
（20 分）
參考架構・破題
金屬加工依加工溫度與金屬材料微觀組織演變之相互關係，嚴格劃分為熱作加工與冷作加工，其分水嶺在於再結晶溫度。作答應以再結晶物理定義作為判斷依據，系統化對比兩者特性，並分別詳述兩種典型熱作與冷作工藝之製程細節。
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- 4
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）
（20 分）
參考架構・破題
塑膠射出成型（Injection Molding）的生產週期時間（Cycle Time）直接決定產線產能與單件製造成本，其週期由關模、射出充填、保壓、冷卻與開模頂出等階段構成。作答應分析佔週期最大比例的冷卻環節，並由產品幾何、模具冷卻、材料物性及機台參數四個關鍵維度進行歸納說明。
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- 5
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）
（20 分）
參考架構・破題
切削加工中切屑形態是切削機制與加工穩定性之直接反映。不連續切屑（Discontinuous / Segmented Chips）之形成常源於脆性材料切削或韌性材料在極端條件（低切速、大切深）下產生的週期性局部破裂剪切。作答應先闡明其成因，再系統化剖析其引發的四項重大加工缺點。
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111 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
製造之量測是工件品質允收的基準：
（一）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）
（二）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）
（20 分）
參考架構・破題
機械構件之幾何幾何量測為公差驗證與品質判定之基石。工件表面總輪廓是由巨觀至微觀之多重空間波長成分疊加而成，可嚴謹解構為形狀誤差、波紋度及表面粗糙度。作答第一小題應繪圖闡釋三者之濾波空間頻譜分佈與物理成因；第二小題進而論證車削尺寸公差與三者間的包絡範疇關係。
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- 2
金屬細線常用於機動車輛剎車線或琴鋼線（Piano wire）等：
（一）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）
（二）試以圖闡述說明所使用抽線眼模的主要工作區域。 （5 分）
（20 分）
參考架構・破題
金屬線抽拉（Wire Drawing）為生產高尺寸精度、光潔表面與極高拉伸強度細線製品（如鋼索、琴鋼線）之連續體積塑性成形工藝。作答第一小題應圖解抽拉作業線圖並從應力極限與加工硬化冶金機制論證多道次抽拉與退火之必要性；第二小題則詳解抽線眼模內部四大核心工作區域之幾何功能。
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- 3
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：
（一）試以圖闡述說明潛弧焊接（Submerged arc welding）製程及特點與限制。（15 分）
（二）試說明潛弧焊接應用於船舶甲板接合之適用範圍。 （5 分）
（20 分）
參考架構・破題
本題聚焦於厚板自動化焊接核心技術「潛弧焊接」（SAW），作答應從熔融粒狀焊劑覆蓋電弧的製程特點切入，結合工程圖解、品質優勢與厚件平銲之幾何限制，並連結造船甲板之平焊、對接焊等實務應用範疇。
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- 4
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）
（一）試說明製造保特瓶（PET bottle）之高分子加工法的名稱與製程。
（二）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？
（20 分）
參考架構・破題
本題切入熱塑性聚酯寶特瓶之經典成型工法「射出拉伸吹氣成型」（ISBM），作答應系統性解析胚料成型與雙軸延伸吹塑兩大階段，並從回收料物性劣化（如特性黏度下降與含水降解）切入調機參數與前處理品管關鍵。
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- 5
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：
（一）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）
（二）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）
（20 分）
參考架構・破題
本題考查車床單點刀具加工之基礎運動學與加工型態。作答應以工件旋轉為主運動、刀具沿不同座標軸線性移動為進給運動切入，透過繪圖區分外徑與端面車削之幾何關係，再延伸至內孔擴孔與成形切槽之動作原理。
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110 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
描述金屬切削加工中可能出現的四種切屑類型。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
金屬切削過程中的切屑型態直接反映材料延性、剪切變形機制及加工條件的良窳。作答應依序論述連續切屑、連續帶積屑刃切屑、不連續切屑及鋸齒狀切屑等四種類型之形成機制、外觀特徵及產生之加工條件。
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- 2
（一）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）
（二）為什麼磨削的比切削能值較車削、銑削等加工高得多？（12 分）
（20 分）
參考架構・破題
本題探討切削加工之能量消耗指標「比切削能」及其與未變形切屑厚度之關聯性。作答首要精確界定比切削能之物理定義與量綱，闡述微觀尺寸效應造成能量劇增之機理，進而自磨粒負前角、耕犁摩擦及極小磨屑厚度深入剖析磨削高能耗成因。
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- 3
（一）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）
（二）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）
（三）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 660C 熔融，但澆注溫度為 760C。鋁的熔融熱=398 J/g，比熱=0.879 J/gC，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 25C 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）
（20 分）
- 4
（一）比較硬焊（brazing）和軟焊（soldering）製程的異同。（4 分）
（二）硬焊和軟焊分別有那些缺點或局限性？（8 分）
（三）硬焊或軟焊在什麼情況下優於熔接（welding）？（8 分）
（20 分）
參考架構・破題
本題評量非熔融母材之毛細填縫接合工法。作答應以四百五十度熔點臨界值界定硬焊與軟焊之異同，檢視兩者接頭強度與熱應力之工程局限，並自異種金屬結合、熱變形控制及薄件大量生產等優勢，對比說明其凌駕於熔接之應用情境。
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- 5
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）
（10 分）
參考架構・破題
擠製為透過三向壓應力強制金屬流動通過模孔之連續截面成型法。作答應先定義擠製原理與截面特性，進而由金屬胚料、擠壓桿與擠型模之間的相對運動機制與摩擦力狀態，明確區分直接擠製與間接擠製之結構與加工差異。
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- 6
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）
（10 分）
參考架構・破題
針盤量表與槓桿量表均為精密比較量具，利用機械放大原理將測頭微小位移轉換為指針刻度。作答應分別剖析齒條齒輪式與槓桿扇形齒輪式之放大機構構成，並針對阿貝原則、餘弦誤差、預壓量及量測基準等實務校正要領提煉操作注意事項。
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109 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
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）
（20 分）
參考架構・破題
上銑與下銑的差別在於刀具切削方向與工件進給方向是相反還是相同，進而決定切屑厚度由薄到厚或由厚到薄、切削力方向與加工品質。本題要先定義，再以切屑幾何、切削力、加工特性三面向比較，最後回扣「鑄件」這個條件。
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- 2
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）
（15 分）
參考架構・破題
低壓鑄造是以低壓氣體加壓密閉坩堝中的熔湯，使其經升液管由下而上平穩充填金屬模，並在保壓下凝固；因充填平穩、補縮良好，是鋁合金輪圈的主流製法。作答要寫出設備構成、製程步驟與優缺點。
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- 3
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）
（25 分）
參考架構・破題
旋壓與引伸都能把平板胚料做成軸對稱的筒形件，但旋壓是滾輪局部、漸進成形，引伸是沖頭一次（或多道）整體拉入模具；兩者的變形方式不同，造成模具成本、批量、壁厚與尺寸能力的差異。
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- 4
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）
（20 分）
參考架構・破題
電漿焊接是以鎢極產生電弧，再用水冷束縮噴嘴（constricted nozzle）將電弧壓縮成高溫、高能量密度的電漿柱來熔接金屬。依電弧是否轉移到工件，分為傳導式（轉移弧）與非傳導式（非轉移弧），兩者的電路接法、熱效率與適用對象不同。
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- 5
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）
（20 分）
參考架構・破題
積層製造是由 3D 數位模型切層，逐層堆疊材料成形，與切削的「減法」相對，屬「加法」製造。選擇性雷射燒結是粉床熔融類的代表，以雷射依截面選擇性燒結粉末，逐層堆成零件。
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108 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
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）
（20 分）
參考架構・破題
陶瓷刀具的價值在於高溫硬度高、化學安定、耐磨，適合高速切削；但其韌性低、怕拉應力與衝擊。塑性加工模具承受的是大負荷、衝擊與反覆應力，因此陶瓷一般不適合作整體模具，只在受壓為主、重耐磨的場合以鑲件形式使用。
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- 2
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）
（20 分）
參考架構・破題
三者是依「母材是否熔化」與「是否使用熔點較低的填料」來區分：熔解焊接熔化母材，固態焊接母材不熔化而靠壓力、擴散或摩擦結合，硬焊則只熔化填料、以毛細作用填入接合間隙。
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- 3
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）
（20 分）
參考架構・破題
磨削比 G＝工件材料移除體積 ÷ 砂輪磨耗體積，代表砂輪的效率與經濟性。凡使單一磨粒受力變大、溫度升高或磨粒過早脫落的因素都會降低 G 值；反之則提高。本題要逐一說明五個因素如何影響磨粒受力與磨耗。
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- 4
珠擊法之功用為何？列舉珠擊法之優點與缺點。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
珠擊法是以大量小鋼珠、玻璃珠或陶瓷珠高速撞擊工件表面，使表層產生塑性變形而形成殘留壓應力層，主要目的在提高疲勞強度與抗應力腐蝕能力，屬表面冷作強化處理。
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- 5
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）
（20 分）
參考架構・破題
凝固速率取決於模具材料的導熱能力、熔湯與模壁間的接觸（是否有壓力消除氣隙）、模具溫度以及鑄件斷面厚度。金屬模加壓類最快，陶瓷殼模與砂模最慢。本題要先列出排序，再逐一以熱傳觀點說明理由。
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107 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
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）
（10 分）
- 2
請分別說明輪磨（grinding）與研磨（lapping）的製程原理與方法。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
輪磨與研磨都是以磨料去除材料的精加工，差別在於磨料型態：輪磨使用固結在砂輪上的磨粒、以高速切削；研磨使用游離磨料（研磨劑）夾在研磨具與工件間、以低速低壓相對運動微量去除。作答須分別說明原理、方法，再簡單比較。
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- 3
請說明金屬鑄造方法中熔消模型（expendable pattern）的製程原理，並說明用以製作大型鑄件與小型精密鑄件的模型材料與方法。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
熔消模型是指模型留在砂模內、澆注時被高溫金屬液熔化或汽化消失的鑄造方式，不必起模，所以可以做出複雜外形且沒有分模線。作答要先講共通原理，再依「大型鑄件」與「小型精密鑄件」分別說明模型材料與製程。
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- 4
請說明雙動（double-action）油壓沖床的目的與用以成形的製造過程。若改以單動（single-action）油壓沖床，則須佐以其他設備，始能備有與雙動油壓沖床的功能。請說明使用單動油壓沖床配合該設備的成形製造過程。 （20 分）
（20 分）
參考架構・破題
本題考深引伸（deep drawing）時「壓料板（胚料夾持）力」的來源。雙動沖床本身有兩個滑塊，可分別控制壓料與沖頭；單動沖床只有一個滑塊，須加裝模墊（die cushion）提供壓料力，並改用倒裝模具。
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- 5
請說明電子束焊接（electron beam welding）的製程原理與方法。（15 分）
（15 分）
- 6
請說明磨料流加工（abrasive flow machining）的製程原理與方法。（15 分）
（15 分）
106 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
試述機械加工中牛頭鉋（shaping）、龍門鉋（planning）及拉削（broaching）的相同與相異處為何？使用時機為何？（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
牛頭鉋、龍門鉋與拉削都屬直線往復或直線切削運動，主要加工平面、溝槽與成形面；三者差別在「誰做切削運動、誰做進給」與刀具型式，因此適用的工件大小與生產量不同。
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- 2
試述金屬鑄造用之砂模中各部位的功用為何？（每小題 5 分，共 20 分）
（一）木模（patterns）。
（二）砂心（cores）。
（三）冒口（risers）。
（四）模砂（sands）。
（20 分）
- 3
試述機械加工中的尺寸公差（dimensional tolerances）與幾何公差（geometric tolerances）的意義為何？（20 分）
（20 分）
- 4
試述一般公制機械式游標卡尺（vernier caliper）所能量測到的最小精度及其原理為何？（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
游標卡尺利用主尺與副尺（游標尺）每一刻度間距的微小差值來讀出小於主尺最小刻度的長度；一般公制機械式游標卡尺最小讀數常見為 0.05 mm 與 0.02 mm，作答要推導原理並說明讀法。
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- 5
試述彈性製造系統（flexible manufacturing system）的組成，以及在產業上的應用為何？（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
彈性製造系統（FMS）是以電腦整合 CNC 加工設備、自動物料搬運與儲存系統，能在不停機大幅換線的情況下加工多種零件，介於零工式生產與專用自動化生產線之間，適合中量多樣生產。
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105 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
試說明金屬材料下列主要機械性質之意義與列舉一種相關測試方法。 （每小題 5 分，共 25 分）
（一）降伏強度（yield strength）
（二）楊氏係數（Young’s modulus）
（三）最大拉伸強度（ultimate tensile strength）
（四）斷裂韌性（fracture toughness）
（五）表面硬度（surface hardness）
（25 分）
參考架構・破題
本題五個機械性質都要寫出「意義」與「一種測試方法」，前三項可共用拉伸試驗與應力應變曲線說明，斷裂韌性與硬度則各有專門試驗。每小題 5 分，定義、公式或圖、試驗名稱三要素即可。
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- 2
請敘述傳統立式銑床（milling machine）之機台結構及面銑（face milling）與端銑（end milling）之應用。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
傳統立式銑床主軸垂直於床台，最常見為膝式（升降台式）構造；面銑與端銑都是立式銑床的主要加工方式，差別在刀具型式與切削刃位置，作答先說明機台結構，再比較兩種銑削的刀具、切削方式與應用。
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- 3
試敘述鋼管常見無縫管（seamless tube）和有縫管之各一種加工法及其產品應用。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
鋼管依有無焊縫分為無縫管與有縫管：無縫管由實心胚料穿孔或擠製而成，耐壓性佳；有縫管由鋼板或鋼帶捲成管狀再焊合，成本低、產量大。題目要求各舉一種加工法並說明產品應用。
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- 4
試說明下列鑄造方法及列舉一項用此方法製造之工業產品。 （每小題 5 分，共 25 分）
（一）翻砂鑄造法（sand casting）
（二）壓鑄法（die casting）
（三）脫蠟鑄造法（lost-wax casting）
（四）全模鑄造法（full-mold casting）
（五）石膏模鑄造法（plaster mold casting）
（25 分）
參考架構・破題
本題考五種常見鑄造法的原理比較。每小題 5 分，各自寫出「模具材料與造模方式、製程步驟、優缺點、適用範圍」，最後補一項代表性產品，五小題格式一致，閱卷最清楚。
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104 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
請說明粉末冶金成品填孔的目的及三種填孔的方法。（20 分）
（20 分）
- 2
材料分成那四大類？請畫出各類材料工程應力-應變圖之示意圖，並說明各類材料的機械性質特性與物理特性。（20 分）
（20 分）
- 3
為什麼鍛造成型的工件比機械加工成型的工件機械強度要好？（20 分）
（20 分）
- 4
金屬切削朝高速化發展，請問如何才能達到高速化及其優點？（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
高速切削是以遠高於傳統的切削速度、較小切深與高進給進行加工。作答分兩大段：達成高速化需配合的條件（工具機、刀具、夾持、程式控制、冷卻），以及高速化帶來的優點。
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- 5
磨輪在研磨時，鐵屑會填入孔隙，造成磨輪鈍化，請說明兩種保持磨輪銳利的方法。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
切屑嵌入磨粒間的孔隙稱為「填塞（Loading）」，磨粒磨平稱為「鈍化（Glazing）」，都會使磨輪失去切削能力。保持銳利的方法主要是「修銳（Dressing）」與「整形（Truing）」，以及從選用與操作面減少填塞。題目要兩種方法，建議兩種詳寫，其餘簡述加分。
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103 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
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）
（10 分）
- 2
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）
（10 分）
- 3
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）
（10 分）
本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。
- 4
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）
（10 分）
- 5
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）
（10 分）
參考架構・破題
GMAW（MIG）是以連續送進的消耗性焊線作電極，在惰性氣體保護下以電弧熔接。作答分「特徵」與「注意事項」兩段，特徵要涵蓋原理、設備、熔滴傳遞模式與優缺點。
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- 6
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。
（15 分）
參考架構・破題
本題考應變率（變形速率）對材料流動應力的影響，以及其與溫度、生產速度的關係。題目文字排列有些錯亂，依題意拆成三小題：應變率與生產要素的關係、與抗拉強度的關係並以圖說明溫度的影響、列舉兩種其他製程的應變與應變率範圍。
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- 7
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。
（35 分）
102 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
有關金屬切削加工刀具，請說明斜角（rake angle）大小對切削行為的影響。（15 分）
（15 分）
參考架構・破題
斜角（rake angle）是刀具前刀面與切削面法線（基準面）之夾角，直接決定剪切角、切屑變形程度與刀刃強度。作答須先定義正、負斜角，再從切削力、溫度、切屑型態、表面品質、刀具壽命等面向比較大小變化的影響。
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- 2
請列舉影響車削加工工件尺寸精度（dimensional accuracy）的因素。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
車削尺寸精度取決於「工具機—夾具—刀具—工件」系統在加工過程中的相對位置是否穩定。作答宜依系統要素分類列舉，每項說明其造成誤差的機制與改善方式，條列清楚即可得分。
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- 3
請說明壓鑄（die casting）製程需不需要冒口？可不可以使用砂心？為什麼？（15 分）
（15 分）
參考架構・破題
本題兩問皆以壓鑄的製程特性回答：壓鑄是以高壓、高速將熔融金屬（多為鋁、鋅、鎂等低熔點合金）壓入金屬模，並在壓力下凝固。據此推論：一般不需要冒口，也不能使用一般砂心。
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- 4
何謂鍛粗（upset forging）？試列舉一種經由鍛粗加工法製造的工件及其加工方法。（15 分）
（15 分）
參考架構・破題
鍛粗（upset forging，又稱端粗、鐓粗）是將棒料或線材端部加熱（或冷間）後，沿軸向施壓，使長度縮短、局部截面積增大的鍛造法。作答先定義與原理，再舉典型工件（如螺栓頭、鉚釘、引擎汽門）並說明加工步驟。
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- 5
為什麼在電阻銲銲接加工時，通常需要在待銲接工件間施加一適當的壓力？（15 分）六、試比較電解拋光（electropolishing）和電鍍（electroplating）的差異。（20 分）
（35 分）
參考架構・破題
本題含兩小題（原卷第五、六題）：前者從電阻銲的發熱原理 Q = I²Rt 與接觸電阻、熔核成形說明加壓的必要；後者比較電解拋光（陽極溶解去除材料）與電鍍（陰極析出沉積材料）在原理、極性、目的與結果上的差異。
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其他等別的「機械製造學概要」
- 機械製造學概要（地方特考四等）（69 題）
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