設(shè)計(jì)圓舞曲——從設(shè)計(jì)事理學(xué)看機(jī)械發(fā)展

張志豐，康 冬

（河北聯(lián)合大學(xué)，河北 唐山 063009）

我們身邊的新事物層出不窮，我們的生活方式也在漸漸改變，生活方式的改變是潛移默化的，改變的過程中我們有時(shí)毫無察覺。新的事物改變了我們的生活方式，我們在適應(yīng)新的生活方式的同時(shí)又在尋求更新穎、更便捷、更貼心、更符合自己需要的東西?！拔铩钡某霈F(xiàn)源于“事”不僅是現(xiàn)代的設(shè)計(jì)思路，從工具的發(fā)展中我們可以看到“物”的出現(xiàn)始終離不開“事”。下面我們詳細(xì)分析機(jī)械的發(fā)展。

1 機(jī)械的起源

古代機(jī)械工程：早在六千年前，古人開始使用簡單的工具加工用品，比如通過弓弦?guī)?dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)在陶器、石器上鉆孔的弓鉆，這種采用人力，采用最簡單的構(gòu)造制成的工具可以看成是古代機(jī)床的原始狀態(tài)，這種最古老的加工方式在現(xiàn)代的傳統(tǒng)木制家具制作和瓷器修復(fù)工藝中仍在使用。同時(shí)，古人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到通過對被加工器物的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行加工，可以省時(shí)省力，并且加工均勻，可以提高工藝水平，出現(xiàn)了將木料支撐在兩個(gè)支撐架上，一個(gè)人雙手抽動(dòng)繞在木料上的繩子，使之往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，另一人手持刀具進(jìn)行回轉(zhuǎn)體加工的方法。加工方式也以鉆孔、切削為主，具備了鉆床和車床的原始雛形。

旋轉(zhuǎn)加工方式的起源，歸納起來有以下兩種：①仿生、模仿自然。原始人模仿自然生物的一些功能和生活方式，運(yùn)用人類所獨(dú)有的思維和設(shè)計(jì)能力模仿生物、自然現(xiàn)象，通過創(chuàng)造性的勞動(dòng)增加自己的本領(lǐng)。如“見飛蓬轉(zhuǎn)，而知為車”。②生產(chǎn)生活經(jīng)驗(yàn)的啟發(fā)。波利尼西亞人的取火方法，在于用一根尖木棒順著平放的木塊上的溝槽摩擦。人們借助皮帶，把皮帶在木棒上纏幾圈，然后握住皮帶兩頭前后拉扯，來轉(zhuǎn)動(dòng)木棒。取火的過程中，經(jīng)過摩擦的木塊上出現(xiàn)磨損，進(jìn)而古人采用旋轉(zhuǎn)的方式來加工器具。

盡管加工方式的起源如同神話傳說般成為一個(gè)謎，但可以肯定，旋轉(zhuǎn)加工方法極大的滿足了人們?yōu)榱思庸すぞ叩男枰?，提高了加工工藝和加工速度?/p>

2 作為手段的“人造物”

由前文的論述可以看出，以前的設(shè)計(jì)是由“事”到“物”，由生活和生產(chǎn)的必須來設(shè)計(jì)相關(guān)的器具，設(shè)計(jì)和創(chuàng)造是為生存而作的。機(jī)床的出現(xiàn)是作為“手段”的，它是生產(chǎn)手段，也是設(shè)計(jì)創(chuàng)造的手段。

3 統(tǒng)一的方式

在不同的生產(chǎn)力條件下，人們?yōu)樽陨淼纳a(chǎn)生活而創(chuàng)造的生產(chǎn)方式是與之相適應(yīng)的，在人類發(fā)展的歷史上機(jī)械一直保留著旋轉(zhuǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式。機(jī)床作為人為事物，人們根據(jù)當(dāng)時(shí)所處的時(shí)代和自身的需求，設(shè)計(jì)出具有時(shí)代特征的機(jī)器，反映出不同的人（或同一人）在不同環(huán)境、條件、時(shí)間等因素下的需求，及由此影響人的使用狀態(tài)、使用過程的特征。

（1）原始形態(tài)加工。前期的重要工具有弓形鉆和制陶器用的轉(zhuǎn)臺(tái)。弓形鉆由燧石鉆頭、鉆桿、窩座和弓弦等組成。往復(fù)拉動(dòng)弓便可使鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，用來鉆孔、擴(kuò)孔和取火。弓形鉆后來又發(fā)展成為弓形車床，成為更有效的工具。經(jīng)過多年實(shí)踐后，又出現(xiàn)腳踏方式驅(qū)動(dòng)被加工物品往復(fù)旋轉(zhuǎn)。之后出現(xiàn)了可以做單方向旋轉(zhuǎn)的曲拐技術(shù)，提高了生產(chǎn)效率。

（2）近代機(jī)床。公元1500～1750年，歐洲機(jī)械技術(shù)發(fā)展極為迅速。材料方面的進(jìn)展主要表現(xiàn)在用鋼鐵、特別是用生鐵代替木材制造機(jī)器、儀器和工具。這一時(shí)期工具機(jī)也獲得了不少成就。

（3）現(xiàn)代機(jī)床。20世紀(jì)初到40年代，由于高速鋼和硬質(zhì)合金的相繼出現(xiàn)，促使機(jī)床沿著加大轉(zhuǎn)速、功率和提高結(jié)構(gòu)剛度的方向發(fā)展。機(jī)床的種類有了進(jìn)一步的發(fā)展。

（4）高精度加工—數(shù)控機(jī)床。1952年，美國帕森斯公司制成第一臺(tái)數(shù)字控制機(jī)床。數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)不僅再次提高了工作效率，也使機(jī)床的加工精度有了質(zhì)的提高。人們對高精度零件的需要，使微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)融入機(jī)床制造，正是數(shù)字技術(shù)才讓機(jī)床有了高精度的加工能力。

（5）模型加工—快速成型機(jī)。90年代開始，產(chǎn)生了一批新的制造技術(shù)和制造模式，快速成形技術(shù)的發(fā)展，使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造的周期大大縮短，提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造的一次成品率，降低產(chǎn)品開發(fā)成本，從而給制造業(yè)帶來了根本性的變化?？焖俪尚渭夹g(shù)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及制造技術(shù)、逆向工程技術(shù)、分層制造技術(shù)、材料去除成形、材料增加成形技術(shù)以及它們的集成。其中比較常用的有：紙層疊法、激光立體制模法、燒結(jié)法。這些加工方式已經(jīng)擺脫了旋轉(zhuǎn)的模式。

事實(shí)上，設(shè)計(jì)是要提供問題求解的方法，輪子的發(fā)明，克服了摩擦力，提高了運(yùn)行效率；橋的發(fā)明，使險(xiǎn)阻變通途；而當(dāng)我們有了輪子，又設(shè)計(jì)了路，還有橋、屋、傘、等各種器具等，人類在衣食住行用諸多領(lǐng)域不斷突破需求增長與各種主客觀條件限制的矛盾。在有形的設(shè)計(jì)背后，交織著一個(gè)特定文化共享群體中交流和互動(dòng)的有秩序的社會(huì)關(guān)系，以及包括了信仰、道德、法律、習(xí)俗、知識(shí)、藝術(shù)等一切文化要素在內(nèi)的復(fù)合整體。

設(shè)計(jì)使機(jī)床從無到有，并豐富著機(jī)床家族。未來的車床、鉆床等可能會(huì)擺脫旋轉(zhuǎn)的工作方式，而設(shè)計(jì)還是關(guān)注一時(shí)一事一地的人的本質(zhì)需求。

［1］張柏春.中國近代工業(yè)簡史［M］.北京：北京理工大學(xué)出版社，1992.

［2］柳冠中，李永春.輪子與設(shè)計(jì)［J］.新美術(shù)，2006，（2）.