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【機械製造～】講義
第一章 機械製造總論
1－1 機械製造的定義：
機械製造（manufacturing process）乃是依加工需求利用各種機器設備和工具，將金
屬或非金屬材料，加工為成品的方法。設計工程師先依據產品的特性、功能設計出適當
的工作圖；再交給製造工程師，依零件的特質選用適當的加工機器與加工程程序，以最
低的成本製造出合乎品質要求的產品。
為了達到以 低成本產製 適當的產品的要求，機械工作者必須對各種加工法的特
色與限制有充分的了解，才能針對不同的加工需求，決定 適宜的加工方式。
1－2 製造工程分析：
一、設計工程（design engineering）： 由市場資訊評估產品的需求之後，從一個原始產品概念發展開始，經設計分析、原
型生產，到最後完成設計圖。設計工程師必須有材料、設計、製造、操作以及成本
經濟等相互關係的知識。
二、同步工程（concurrent engineering）： 傳統之設計與製造活動是先後連續發生的，而不是同步（同時）發生的。所以設計
工程師在設計的時候並無法預期製造時可能遭遇到的困難，必須在製程中由製造工
程師提出問題再由設計工程師修改原設計，造成無謂的浪費與不便。這種情況可藉
由同步工程加以改善。
三、價值工程（value engineering）： 在不改變產品的功能與強度下，選用較便宜的材料，或省去較貴材料與不必要操作，
藉以降低生產成本增加產品競爭力之設計觀念。
四、過度設計（overdesign）： 一件產品能在無須維修、無須更換零件下使用若干年，即是好的設計。若產品的材
質、品質、強度、精密度、尺寸以及使用年限，超出實際使用上之需要，而使成本
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大量增加，即是不良的設計，稱之為過度設計。
1－3 製造程度與產品數量分類：
一、機械製造的產量： 機械製造依產品之數量的大小，可分為三類，其產品數量與種類之關係，如圖 1 所
示。
圖 製造系統受產品種類與產量影響之觀念
大量生產
大量生產時，產品在市場上之銷售量大都已經確定，其生產量與訂單的多少無關。
大量生產的機器通常選用生產單一產品的自動化機器，其產品例如螺帽、軸承、
墊圈、銷子等，年產量 100000 件以上。
中量生產
中量生產時，零件的生產數量會受到個別銷貨訂單的影響產生變動。其產品包括
書籍印刷、制服訂做等，年產量 2500～100000 件。
小量生產 小量生產又稱為零星生產，最具有彈性，其產量與客戶的訂單關係最密切，通常是
在接到訂單之後才開始製造，每批產量約 10～500。
二、製造程度分類 第一級產業：原料供應業─如煉鋼、石化業及礦業等。
第二級產業：製造業。 第三級產業：服務業。
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1－4 機械製造分類
機械製造以成形過程中有無切屑之產生，可分為切削加工與非切削加工兩大類：
一、切削加工 切削加工是切除工件多餘材料的加工方法，又稱為有屑加工，其製品精度通常比無
屑加工高。切削加工以刀具與工件間之相對關係，可分為傳統式與非傳統式兩類：
傳統式切削加工： 在加工機械裝上比工件硬度高出很多之刀具，切除工件多餘的材料，以獲得所需
的形狀與尺寸精度。常見之傳統切削加工方式如下：
車削：工件高速旋轉刀具進給，以圓形工件為主要加工對象。
‘
銑削：多刃銑刀旋轉工件進給。
鉋床鉋削： a.牛頭鉋床鉋削：鉋刀往復運動，工件向刀具進給，是用小型工件。
b.龍門鉋床鉋削：工件往復運動，刀具向工件進給，是用大型工件。
圖 車削
圖 銑削
圖 鉋床鉋削
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磨削：以磨粒為切削刀具用來加工淬硬工件。加工精度很高。 鑽削：以迴轉之鑽頭鑽入工件，獲得所需之孔徑。
拉削：多刃的長條形拉刀在一個行程中將工件切削成形。此法適用於大量生產
工件。
非傳統式切削加工： 非傳統切削加工所用之工具通常都比工件軟，藉著加工時的能量如熱能、電化學、
化學能與機械能之作用，達成切削目的，其加工速度會比傳統式切削慢很多。常
見之非傳統式切削加工方式如下：
放電加工（EDM）。 雷射加工（LBM）。
電子束加工（EBM）。 超音波加工（USM）。
磨料噴射加工（AJM）。 水噴射加工（WJM）。
電化加工（ECM）。 電化研磨（ECG）。
化學銑切（CHM）。
二、非切削加工 非切削加工時不產生切屑，可分為改變材料形狀加工、表面加工、連接加工、改變
機械性質之四類加工法。 改變材料形狀加工（無屑加工）：
圖 鑽削
圖 拉削…………. 鼎文公職
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鑄造：將熔融金屬倒入模穴內，等待凝固之後打破或打開鑄模得到成品。鑄造
法依所用鑄模之不同，可分為砂模鑄造與特殊鑄造。
塑性加工：以極大外力迫使固態材料產生流動而形成永久變形之加工方法。常
見塑性加工有鍛造、輥軋、擠製、抽拉、引伸、彎曲等。塑性加工依加工溫度
不同而分為兩類：
a.熱作：加工溫度在再結晶溫度之上。
b.冷作：加工溫度在再結晶溫度之下。
粉末冶金：將金屬或非金屬材料製成粉末，再作適當粉末混合之後放在模內加
壓成形，再經過燒結與後處理而成為成品。 塑膠模壓：在模壓之前先把金屬模加熱再加入塑膠塊，合模後再擠壓使塑膠軟
化，沿著模穴流動成形。 電積成形：將導電的模型接陰極、欲鍍金屬接陽級，利用電解作用，得到薄殼
的製品。 表面加工法：
以無屑加工或切削加工以後所得到的產品，若表面精度未盡理想時，可進一步表
面精製，以改善產品的表面粗糙度、提高工件精度使產品的價值提高。加工方法
如下：
電鍍。
圖 金屬鑄造
鍛造
擠製
引伸
圖 塑性加工
彎曲
抽拉
輥軋 鼎文公職
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拋光。 擦光。
搪磨。 研磨。
超級精磨。 連接加工法：
許多件機件以加熱加壓方式接合而成，其結合的方法如下： 熔接。
壓接。 蠟接。
鉚接。 螺栓接合。
改變機械性質之加工法： 金屬材料以溫度的改變而獲得不同機械性質的組織，或利用外力來加壓、小鋼珠錘
擊的方式，來改變其機械性質。加工方法如下： 熱處理。
熱作。 冷作。
珠擊。
1-5 機械製造方法之趨勢
切削條件的改良
零件製造專業化 一貫作業自動化
電腦數值控制機械的大量應用 材料使用的多元化
綠色製造：注重環保與節能 無屑加工法的發展
1-6 機械材料分類
機械材料可分為金屬材料與非金屬材料兩大類，其分類如表所示。
金屬材料分為鐵類金屬材料與非鐵類金屬材料，機械上大都採用鐵類金屬材料。 非鐵金屬材料可分有機材料與無機材料。
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精 選 試 題
（ B ） 下列哪一種加工方法，不能改變工件材料內部之機械性質？ （A）熱處理
（heat treatment） （B）拋光（polishing） （C）擠製（extrusion） （D）
鍛造（forging）。 （ D ） 金屬材料於製造過程中，使用熱處理加工法之主要目的為 （A）改變材料
的形狀 （B）改善產品的表面粗糙度 （C）結合材料 （D）改變材料
的機械性質。 （ C ） 下列何種加工屬於表面加工法？ （A）輪磨 （B）搪削 （C）噴砂 （D）
全部皆是。 （ B ） 下列何者屬於傳統式切削加工法？ （A）鍛造 （B）鑽削 （C）擠製
（D）放電加工。 （ B ） 下列哪一種屬於改變材料物理和機械性質的加工方法？ （A）車削 （B）
冷作 （C）鉚接 （D）雷射光加工。 （ A ） 傳統機械切削加工法中，下列何者不是刀具旋轉加工者？ （A）車削 （B）
輪磨 （C）銑切 （D）鑽削。 （ D ） 下列何者加工法屬於無屑加工？ （A）超音波加工 （B）銑切 （C）
輪磨 （D）抽拉。 （ C ） 下列何種加工是屬於機件結合方法？ （A）研磨 （B）抽製 （C）硬
銲 （D）滲鋅處理。 （ D ） 下列哪一種加工處理，可以使鋼材軟化？ （A）淬火 （B）回火 （C）
珠擊法 （D）退火。 （ A ） 下列哪一種加工方法，屬於無屑加工法？ （A）輥軋成形 （B）輪磨 （C）
鉸牙 （D）雷射切割。 （ A ） 下列哪一種加工法屬於無屑加工？ （A）珠擊法 （B）雷射切割 （C）
超音波加工 （D）放電加工。 （ D ） 下列何者不是現代機械製造的趨勢？ （A）切削刀具的改良 （B）無屑
加工法的採用 （C）數值控制機械的應用 （D）半自動機器的大量生產。 （ C ） 彈性製造系統簡稱為 （A）C.N.C （B）C.I.M （C）F.M.S （D）C.A.M。 （ C ） 下列何者為非傳統切削加工？ （A）車削 （B）銑削 （C）雷射切削
（D）鑽削。 （ C ） 以下何種加工方法，可以改變金屬材料的機械性質？ （A）龍門鉋削 （B）
電腦數值控制切削 （C）熱作加工 （D）磨粒拋光加工。
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