設計圓舞曲——從設計事理學看機械發展

張志豐，康 冬

（河北聯合大學，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毫無察覺。新的事物改變了我們的生活方式，我們在適應新的生活方式的同時又在尋求更新穎、更便捷、更貼心、更符合自己需要的東西。“物”的出現源于“事”不僅是現代的設計思路，從工具的發展中我們可以看到“物”的出現始終離不開“事”。下面我們詳細分析機械的發展。

1 機械的起源

古代機械工程：早在六千年前，古人開始使用簡單的工具加工用品，比如通過弓弦帶動鉆頭旋轉在陶器、石器上鉆孔的弓鉆，這種采用人力，采用最簡單的構造制成的工具可以看成是古代機床的原始狀態，這種最古老的加工方式在現代的傳統木制家具制作和瓷器修復工藝中仍在使用。同時，古人已經認識到通過對被加工器物的旋轉進行加工，可以省時省力，并且加工均勻，可以提高工藝水平，出現了將木料支撐在兩個支撐架上，一個人雙手抽動繞在木料上的繩子，使之往復轉動，另一人手持刀具進行回轉體加工的方法。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，運用人類所獨有的思維和設計能力模仿生物、自然現象，通過創造性的勞動增加自己的本領。如“見飛蓬轉，而知為車”。②生產生活經驗的啟發。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，來轉動木棒。取火的過程中，經過摩擦的木塊上出現磨損，進而古人采用旋轉的方式來加工器具。

盡管加工方式的起源如同神話傳說般成為一個謎，但可以肯定，旋轉加工方法極大的滿足了人們為了加工工具的需要，提高了加工工藝和加工速度。

2 作為手段的“人造物”

由前文的論述可以看出，以前的設計是由“事”到“物”，由生活和生產的必須來設計相關的器具，設計和創造是為生存而作的。機床的出現是作為“手段”的，它是生產手段，也是設計創造的手段。

3 統一的方式

在不同的生產力條件下，人們為自身的生產生活而創造的生產方式是與之相適應的，在人類發展的歷史上機械一直保留著旋轉的運轉方式。機床作為人為事物，人們根據當時所處的時代和自身的需求，設計出具有時代特征的機器，反映出不同的人（或同一人）在不同環境、條件、時間等因素下的需求，及由此影響人的使用狀態、使用過程的特征。

（1）原始形態加工。前期的重要工具有弓形鉆和制陶器用的轉臺。弓形鉆由燧石鉆頭、鉆桿、窩座和弓弦等組成。往復拉動弓便可使鉆桿轉動，用來鉆孔、擴孔和取火。弓形鉆后來又發展成為弓形車床，成為更有效的工具。經過多年實踐后，又出現腳踏方式驅動被加工物品往復旋轉。之后出現了可以做單方向旋轉的曲拐技術，提高了生產效率。

（2）近代機床。公元1500～1750年，歐洲機械技術發展極為迅速。材料方面的進展主要表現在用鋼鐵、特別是用生鐵代替木材制造機器、儀器和工具。這一時期工具機也獲得了不少成就。

（3）現代機床。20世紀初到40年代，由于高速鋼和硬質合金的相繼出現，促使機床沿著加大轉速、功率和提高結構剛度的方向發展。機床的種類有了進一步的發展。

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

（5）模型加工—快速成型機。90年代開始，產生了一批新的制造技術和制造模式，快速成形技術的發展，使得產品設計、制造的周期大大縮短，提高了產品設計、制造的一次成品率，降低產品開發成本，從而給制造業帶來了根本性的變化。快速成形技術是計算機輔助設計及制造技術、逆向工程技術、分層制造技術、材料去除成形、材料增加成形技術以及它們的集成。其中比較常用的有：紙層疊法、激光立體制模法、燒結法。這些加工方式已經擺脫了旋轉的模式。

事實上，設計是要提供問題求解的方法，輪子的發明，克服了摩擦力，提高了運行效率；橋的發明，使險阻變通途；而當我們有了輪子，又設計了路，還有橋、屋、傘、等各種器具等，人類在衣食住行用諸多領域不斷突破需求增長與各種主客觀條件限制的矛盾。在有形的設計背后，交織著一個特定文化共享群體中交流和互動的有秩序的社會關系，以及包括了信仰、道德、法律、習俗、知識、藝術等一切文化要素在內的復合整體。

設計使機床從無到有，并豐富著機床家族。未來的車床、鉆床等可能會擺脫旋轉的工作方式，而設計還是關注一時一事一地的人的本質需求。

［1］張柏春.中國近代工業簡史［M］.北京：北京理工大學出版社，1992.

［2］柳冠中，李永春.輪子與設計［J］.新美術，2006，（2）.