设计圆舞曲——从设计事理学看机械发展

张志丰，康 冬

（河北联合大学，河北 唐山 063009）

我们身边的新事物层出不穷，我们的生活方式也在渐渐改变，生活方式的改变是潜移默化的，改变的过程中我们有时毫无察觉。新的事物改变了我们的生活方式，我们在适应新的生活方式的同时又在寻求更新颖、更便捷、更贴心、更符合自己需要的东西。“物”的出现源于“事”不仅是现代的设计思路，从工具的发展中我们可以看到“物”的出现始终离不开“事”。下面我们详细分析机械的发展。

1 机械的起源

古代机械工程：早在六千年前，古人开始使用简单的工具加工用品，比如通过弓弦带动钻头旋转在陶器、石器上钻孔的弓钻，这种采用人力，采用最简单的构造制成的工具可以看成是古代机床的原始状态，这种最古老的加工方式在现代的传统木制家具制作和瓷器修复工艺中仍在使用。同时，古人已经认识到通过对被加工器物的旋转进行加工，可以省时省力，并且加工均匀，可以提高工艺水平，出现了将木料支撑在两个支撑架上，一个人双手抽动绕在木料上的绳子，使之往复转动，另一人手持刀具进行回转体加工的方法。加工方式也以钻孔、切削为主，具备了钻床和车床的原始雏形。

旋转加工方式的起源，归纳起来有以下两种：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，运用人类所独有的思维和设计能力模仿生物、自然现象，通过创造性的劳动增加自己的本领。如“见飞蓬转，而知为车”。②生产生活经验的启发。波利尼西亚人的取火方法，在于用一根尖木棒顺着平放的木块上的沟槽摩擦。人们借助皮带，把皮带在木棒上缠几圈，然后握住皮带两头前后拉扯，来转动木棒。取火的过程中，经过摩擦的木块上出现磨损，进而古人采用旋转的方式来加工器具。

尽管加工方式的起源如同神话传说般成为一个谜，但可以肯定，旋转加工方法极大的满足了人们为了加工工具的需要，提高了加工工艺和加工速度。

2 作为手段的“人造物”

由前文的论述可以看出，以前的设计是由“事”到“物”，由生活和生产的必须来设计相关的器具，设计和创造是为生存而作的。机床的出现是作为“手段”的，它是生产手段，也是设计创造的手段。

3 统一的方式

在不同的生产力条件下，人们为自身的生产生活而创造的生产方式是与之相适应的，在人类发展的历史上机械一直保留着旋转的运转方式。机床作为人为事物，人们根据当时所处的时代和自身的需求，设计出具有时代特征的机器，反映出不同的人（或同一人）在不同环境、条件、时间等因素下的需求，及由此影响人的使用状态、使用过程的特征。

（1）原始形态加工。前期的重要工具有弓形钻和制陶器用的转台。弓形钻由燧石钻头、钻杆、窝座和弓弦等组成。往复拉动弓便可使钻杆转动，用来钻孔、扩孔和取火。弓形钻后来又发展成为弓形车床，成为更有效的工具。经过多年实践后，又出现脚踏方式驱动被加工物品往复旋转。之后出现了可以做单方向旋转的曲拐技术，提高了生产效率。

（2）近代机床。公元1500～1750年，欧洲机械技术发展极为迅速。材料方面的进展主要表现在用钢铁、特别是用生铁代替木材制造机器、仪器和工具。这一时期工具机也获得了不少成就。

（3）现代机床。20世纪初到40年代，由于高速钢和硬质合金的相继出现，促使机床沿着加大转速、功率和提高结构刚度的方向发展。机床的种类有了进一步的发展。

（4）高精度加工—数控机床。1952年，美国帕森斯公司制成第一台数字控制机床。数控机床的出现不仅再次提高了工作效率，也使机床的加工精度有了质的提高。人们对高精度零件的需要，使微电子技术和计算机技术融入机床制造，正是数字技术才让机床有了高精度的加工能力。

（5）模型加工—快速成型机。90年代开始，产生了一批新的制造技术和制造模式，快速成形技术的发展，使得产品设计、制造的周期大大缩短，提高了产品设计、制造的一次成品率，降低产品开发成本，从而给制造业带来了根本性的变化。快速成形技术是计算机辅助设计及制造技术、逆向工程技术、分层制造技术、材料去除成形、材料增加成形技术以及它们的集成。其中比较常用的有：纸层叠法、激光立体制模法、烧结法。这些加工方式已经摆脱了旋转的模式。

事实上，设计是要提供问题求解的方法，轮子的发明，克服了摩擦力，提高了运行效率；桥的发明，使险阻变通途；而当我们有了轮子，又设计了路，还有桥、屋、伞、等各种器具等，人类在衣食住行用诸多领域不断突破需求增长与各种主客观条件限制的矛盾。在有形的设计背后，交织着一个特定文化共享群体中交流和互动的有秩序的社会关系，以及包括了信仰、道德、法律、习俗、知识、艺术等一切文化要素在内的复合整体。

设计使机床从无到有，并丰富着机床家族。未来的车床、钻床等可能会摆脱旋转的工作方式，而设计还是关注一时一事一地的人的本质需求。

［1］张柏春.中国近代工业简史［M］.北京：北京理工大学出版社，1992.

［2］柳冠中，李永春.轮子与设计［J］.新美术，2006，（2）.