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1、中国机械工程第13卷第7期2002年4月上半月文章编号:1004-132Ò(2002)07-0624-05中国古代机械工程技术的辉煌成就王章豹摘要:分5个历史发展阶段回顾总结了中国古代在冶铸技术、金属工艺、机械设计,以及在动力机械、工作机械和仪器仪表制造等方面所取得的辉煌成就。还对中国古代机械工程技术的发展进行了简要评述。关键词:中国古代;机械;机械工程技术;发明中图分类号:TH12;N09文献标识码:A王章豹研究员[3]中国是世界上发明、制造和应用机械最早的组合刀具的始祖。在此期间,古车的出现则标志国家之一,至少有5000年以
2、上的历史。中国古代着中国开始由工具时代进入古代机械时代。在冶铸技术、金属工艺、机械设计,以及在动力机2夏至战国时期(约前22世纪末～约前械、工作机械和仪器仪表制造等方面都创造了许256年)多杰出的科技成果,涌现了一大批优秀的科学家、发明家和能工巧匠。中国古代所发明的机械,其种前3000年前后,红铜开始出现,从而进入了类之多、构思之巧妙、工艺之精湛、制造技术之高使用金属工具的时代,并大大促进了奴隶社会生超、沿革时间之漫长,举世罕见,令人惊叹。我国古产力的发展。自前2400年左右,在黄河流域开始代机械工程技术的发展历程大抵可划分为以
3、下几出现比红铜性能更好的铜锡合金青铜器,主要器[4]个主要历史时期。物有刀、锥、铲、镜等。到距今3000年上下的商周时期,青铜冶炼技术已发展成熟,种类繁多、精1原始社会(远古时期～约前22世纪末)美绚丽的青铜器广泛用于生产、生活、军事等领工具是机械的前身,人类最早制造和使用的域,从而形成了光辉灿烂的商周青铜文化。工具是石器。至迟在距今20～30万年前的旧石器铸造作为古代制作青铜器的最主要方法,也时代,中华祖先们就能够制作粗糙的石器工具。如在商周时期达到了鼎盛期,石范、陶范等铸造方法北京猿人就制造和使用了各种带刃的石器,包括均已出
4、现,具有中国特色的陶范铸造已发展出多砍砸器、刮削器和尖状器[1]。到了距今1万年前的种形式,如单面范、双面范、复合范、分模制造[5]新石器时代,石器已有斧、刀、锛、镰、铲、凿、镞、球等,分铸法等先进技术的出现使陶范得以铸造等多种形式,还出现了大量的骨、角、蚌、陶器。安出大型和高度复杂的器件。分铸技术在商代中期徽潜山等地出土的多孔石刀,足以反映当时石器已经使用,我国历史上许多著名的大型铸件,如商的制造技术水平。这些石刀绝大多数选择形状扁代司母戊方鼎等大都采用分铸技术制成。安徽阜平的片岩,经打制、修整、精磨后制成。石刀钻孔采南出土的
5、商代龙虎尊足以反映当时铸造等制作技用了“管钻法”,即以竹管或骨管作为钻头,并在钻术的水平。该尊重约20kg,高50.5cm,器面作半孔处加入潮湿的细沙,以增大管子转动时的摩擦透雕式,肩部有游龙3条,腹部有2虎共吞食裸体[2]力,这算得上是钻孔法的开始[2]。由于狩猎、制陶人像,精美绝伦。在金属加工方面,冷锻工艺作为我国锻造技的需要,弓箭和陶转轮这2种重要工具也开始被术的杰出成就,在商代就已经使用,如河南安阳殷制作和使用。到距今大约四五千年前,已制造出一墟出土的金箔就是经过冷锻并经退火处理而成批精品工具。如甘肃出土的石刃骨刀,它是
6、在坚固[5]的。的兽骨上开出细长槽作为刀体,内部镶嵌坚硬、锋春秋战国时期,青铜的铸造、纹饰技术继续提利的石质刀片制成,充分利用了不同材料的不同高,并出现了金属范和失蜡铸造、叠铸等新技术。性能。这种夹固式石刃骨刀可称得上是现代各种春秋晚期的著作《考工记》(是我国现存最早的工收稿日期:2000—06—19程技术专著)记载了各种器具的制作规范,其中关基金项目:“九五”国家科技攻关项目(96—A2205—01)于“金有六齐”的记述说明当时人们对器物性能与·624·中国古代机械工程技术的辉煌成就——王章豹青铜合金成分之间的关系已有较深的认
7、识和研3秦至南北朝时期(前221～589年)究。中国最早的失蜡铸件是河南淅川出土的约前前221年,秦王嬴政一统天下,社会从奴隶制[5]逐步演变成封建制6世纪春秋晚期的铜禁和铜盏等。到约前5世,同时也开始了从青铜时代到纪,失蜡铸造工艺已较为成熟且广泛流传。如前5铁器时代的过渡。在青铜冶铸、生铁冶铸、冶钢、热世纪古滇国大波那遗址出土的六畜铜模型,结构处理和机械制作等方面出现了十分先进的技术。复杂,未见明显范缝,应是用失蜡法铸造而成如在河南巩县铁生沟、郑州古荥镇等汉代冶铁遗的[6]。失蜡法是中国古代匠师独创的用于铸造形址中出土的铁器中
8、,发现了多件有球状石墨组织[11]制复杂铸件的工艺方法,堪称是现代熔模铸造法的退火铸铁件,同近代球墨铸铁近似。这表明之鼻祖。汉代铸铁柔化技术已臻成熟,而欧洲直到1722年才开始使用白心可锻铸铁,黑心可锻铸铁于1831约前7世纪,生铁冶铸技术和铁器开始问世,[7]
