焊装车间人机工程标准--

焊装车间
人机工程标准
江苏金坛汽车工业有限公司
工艺技术部
2015年11月20日
目录
前言 (2)
1 范围 (3)
2 规范性引用文件 (4)
3 定义 (4)
4 人机工程规定 (4)
4.1 工作面 (5)
4.2 人员安全 (5)
4.3 工位器具 (5)
4.4 人机操作 (6)
4.4.1 操作要求 (6)
4.4.2 通道和间隙 (6)
4.4.2.1 手的通道与间隙 (6)
4.4.2.2 脚的间隙 (7)
4.4.2.3 门的宽度和高度 (7)
4.4.3 姿势............................................,......................................,, (8)
4.5 受力 (9)
4.5.1 手指/拇指 (10)
4.5.2 手/手臂 (10)
4.5.3 单手持件动作 (11)
4.5.4 全身 (11)
4.5.5 搬运/辅助装置 (11)
4.6 设备的耐用性和可维护性 (12)
4.6.1 维修通道 (13)
4.6.2 非常规性维护 (13)
4.6.3 对准和辅助操作 (13)
4.6.4 设备维护的方便性 (13)
4.7 噪声 (13)
4.8 特殊要求 (13)
4.8.1 电动/气动工具 (13)
4.8.1.1 重心 (13)
4.8.1.2 排气 (13)
4.8.1.3 扭矩 (13)
4.8.1.4 工具的移动 (14)
4.8.2 手工焊接设备 (14)
4.8.2.1 手动点焊设备/夹具 (14)
4.8.2.2 吊挂系统 (14)
4.8.2.3 螺柱焊 (15)
4.8.2.4 弧焊 (15)
4.8.3 平衡器 (15)
4.8.4 手柄 (15)
4.8.5 坐姿工位设计 (15)
前言
本标准为人机工程标准，用于指导车身车间的工作器具、工作方式和工作环境的设计和改造。

本标准由江苏金坛汽车工业有限公司制造中心工艺技术部提出并归口。

本标准起草部门：江苏金坛汽车工业有限公司制造中心工艺技术部
焊装车间人机工程标准
1 范围
本标准适用于江苏金坛汽车工业有限公司人机工程技术要求。

本标准内容作为采购项目招标文件技术标书的附件之一，当作技术标书的一部分。

本标准用于指导供应商的方案设计、设备制造、安装、调试以及工作方式和工作环境的设计和改造。

本标准适用于江苏金坛汽车工业有限公司车型的车身车间中的生产和设备维护中的测定、检查、刀具更换，整体设备、升降机操作和特殊工具的使用等。

本标准的解释权归江苏金坛汽车工业有限公司制造中心工艺技术部所有。

2 规范性引用文件
OHSAS 18001 职业健康安全管理体系
GB10000-88 中国成年人人体尺寸
3 定义
人机工程是一门多学科的交叉学科，研究的核心问题是不同的作业中人、机器及环境三者间的协调，研究方法和评价手段涉及心理学、生理学、医学、人体测量学、美学和工程技术的多个领域，研究的目的则是通过各学科知识的应用，来指导工作器具、工作方式和工作环境的设计和改造，使得作业在效率、安全、健康、舒适等几个方面的特性得以提高。

4 人机工程规定
4.1 工作面
工作面的设计在尺寸方面的要求：以GB10000-88 成年人人体测量数据中，女性第5
百分位数做下限及男性第95 百分位数做上限为标准。

工作面应被设计为：满足制造系统所在地大多数操作者能够舒适的进行主要操作，见表1 及图1。

图1
表1中的操作高度指的是从操作者站立的平面至操作过程中手掌中心位置间的距离，包括一些固定因素，例如：物料箱架的垫高和鞋高。

操作水平距离是从操作者身体边缘到手工作的位置。

工作的地面边缘考虑到头部，躯干膝盖或脚的水平位置上的任何障碍物。

人工拿取工件操作时，尤其是重量大于4.5KG时（单手）、12.5KG（双手），应使用助力工具来减轻人的负重。

4.2 人员安全
放件和装料区域应优先考虑在车间地面上，并且相对运输通道必须确保安全。

在地面上的安装应避免采用操作平台，因为存在摔倒的危险。

对于手工焊接生产线，应将整个工作区域设置在在同一工作高度上。

如果在地面进行安装管线并且操作工必须绕夹具行走或在工位间操作要踩踏管线时，应设置与地面平齐的线槽或防护踏板。

对于操作高度差超过200mm的工位需安装防滑过渡斜坡操作踏板。

踏板一般遵循如图2所示形式：
图2 操作踏板示意图
图1
采用操作平台在必要时必须考虑防撞设施或防护栏。

4.3 工位器具
（1）工位器具设计必须确保从料箱中取件轻便。

如果料箱中零件情况决定了生产零
件不便手工取放或者超过了人机工程规定的载荷（根据重心或者放件操作半径，
最大载荷到12.5 公斤），则必须设计专用的助力装置。

（2）在从夹具或料架中取零件放到料箱中的过程时，必须考虑采用符合人机工程的料箱进行装料。

应在符合人机工程的条件下确保生产零件的取放不出现问题和损坏。

工位器具中的零件定置应当尽量与其在夹具上或在车上的位置相一致，避免在手工搬运过程中翻转零件，取件和放置零件时要尽量保证不用换手。

（3）在设计开始时就应计算出最佳的放件高度、抓取区域、视角、头、手和脚最大的自由度和安全技术。

工位器具的取件高度范围控制在650～1300 mm 之间，取件跨度在300～800mm 之间，避免出现踮脚或弯腰的取放件姿势。

（4）工位器具中排列好的总成件之间必须留有足够的间隔，防止零件挤压变形，同时保证在工作时双手不会卡在两个零件之间，也不会卡在零件与容器边框之间。

（5）工位器具的摆放不应妨碍维修和TPM设备检查养护工作。

（6）工位器具以夹具为中心布置，在不影响焊接操作的情况下，工位器具应尽量靠近夹
具。

工位器具占地面积指标VOR（VOR=工位器具存放长度/工位长度）的要求：
对于夹具长度>800mm 的工位，VOR≤1 合格
对于夹具长度<800mm 的工位，VOR≤1.35 合格
手工夹具直接的焊接烟尘排放必须布置在地面上并采用可踩踏盖板（铝花纹板）进行保护。

4.4 人机操作
4.4.1 操作要求
（1）每个工位的操作必须在满足设计要求的生产节拍及循环时间（TC）的要求，
并在此前提下尽量提高有效工作时间。

（2）在一个工位中，每个操作工的操作种类原则上不得超过两种（操作种类分为：点
焊、弧焊、螺柱焊、凸焊、拉铆、涂胶、装配、调整、打磨等几种类别），并且
切换不同型号的工具、焊枪、扭矩扳手不得超过四次。

（3）同一工位焊点间的高度差应控制在500mm 以内，同一把焊钳的焊点应尽量分布
在同一个平面内，减少焊钳翻转动作，保证员工操作轻松。

（4）员工走动时间≤10%TC（循环时间），手工线循环工作时间内操作工移动距离每
分钟≤5 米；对于全自动化的生产线，循环工作时间内操作工移动距离每分钟≤10 米。

（5）尽量保证生产节拍同步，减少上下序工位间的等待时间，消除中间库存。

在同一条流水线（存在上下序关系且工位间无库存的连续工位）之内，尽量保证工位平衡系数<10% （工位平衡系数=(TC 最大-TC 最小)/节拍%）。

（6）尽量减少员工的无效操作时间，员工的有效操作时间占TC 百分比必须大于50%以上。

其中，有效操作时间指：工人在夹具边装夹零件的操作、焊接操作、打开/夹紧夹具的操作，零件在吊具上转运的操作；无效操作时间指：工人从夹具到料箱之间的移动、取/挂焊枪的移动、等待时间、从夹具到吊具之间的移动（吊具上未装零件）。

（7）弧焊操作时尽量避免焊枪从孔洞中穿过的姿态施焊，防止板件伤手；弧焊尽量避免仰焊姿势，防止焊渣掉落操作者身上。

禁止烧焊部位有涂胶工艺，防止出现燃烧和产生有毒气体。

（8）员工在操作工艺中不得有翻越前仓横梁以及进入车厢内作业超过两次的操作内容。

对于操作高度差超过200mm 的工位需要设置操作踏板
4.4.2 通道和间隙
在设计中应预留充分的通道和间隙，保障操作者、零部件和设备在生产和维护时能顺畅
通过。

在规划和设计阶段应考虑零件的运输和料箱输送不受到妨碍。

出入口通道〉=800mm，无活动障碍物。

原则上操作通道（即操作工脚下）无水平高低台阶变化，料箱与夹具间的通
道不小于600mm，若无料箱，要求操作通道不小于500mm.操作工头上方活动部件安装高度不小于2000mm.
4.4.2.1 手的通道与间隙
需要操作者的手进入的空间，应保证直径或高、宽≥140mm，如图2所示。

图2
需要操作者单个手指进入的空间，应保证直径或高、宽≥40mm，如图3所示。

图3
需要操作者用手拿握零件时，应保证零件周围的间隙≥35mm，如图4所示。

图4
4.4.2.2 脚的间隙
在脚趾处，垂直方向上应至少保证100mm的空间高度。

计算这个高度时，应包含人机
工程垫、安全装置和垫高板的厚度。

在体前方向上，从小腿体前面算起，应至少保证100mm 的安全距离，见图5。

图5
4.4.2.3 门的宽度和高度
最低高度应为2030mm。

不需要操作人员携带物品通过的门和通道，最小设计宽度应为560mm。

需要操作人员携带物品通过的门和通道，最小设计宽度应为710mm。

4.4.3 姿势
应尽量通过设计与修改机器设备的操作，来减少弯曲、够取物体或扭曲等动作。

在设计操作动作时，应尽量避免小臂和肘的难操作的弯曲动作。

姿势定义分值IPO如图6、图7所示：图6
图7
IPO分值越高，代表姿势越困难。

规划方案时应尽量选择分值低的动作。

4.5 受力
这里所涉及受力方面的限制均是最低要求，设备的定位和移动机构应合理设计，从而保障操作者的手腕处于自然姿势。

经验表明，当工具、设备需要进行翻转操作时，其翻转轴线或吊装点越是远离工具及设备的重心，则需要的操作力越大。

需要进行翻转操作的工具、设备，翻转轴线/吊装点应与工具、设备的重心重合或最大可能的靠近。

当工具、设备必须进行翻转操作时，应以翻转轴线为中心，对称安装两个或多个把手，这样有助于降低操作力。

如果需要安装多个把手时，把手间的夹角应大于90°（以翻转轴线为圆心）。

翻转操作的最大许可力量为50N，在整个翻转操作过程中如果有超出的部分，应尽量通过修改工艺方案降低，若无法消除则应主动提交相关信息给甲方的相关人员，以进行判定并作调整确认。

注意：
——当工具、设备的操作角度要求越多的时候，越容易出现操作疲劳。

——工具、设备的静止或自然状态姿态应与初始使用姿态保持一致。

——工具、设备在整个操作循环中应尽量保持一种姿态，若不能满足则应提交相关信息
给甲方的相关人员，以进行判定并作决议。

——在工装、设备设计中，水平面和相对地面的垂面更容易操作，应避免倾斜和弧形面
的操作。

4.5.1 手指/拇指
单个手指或拇指安装零件、紧固装置、连接装置、管线等部件的所受到的压强取决于起作用的表面积。

要求操作者使用的力和受到的压强应尽可能的小，具体限制见表2。

安装零件、紧固装置、连接装置、管线等部件的用力应尽可能的小。

可接受的用力标准请参考表2到表7。

4.5.3 单手持件动作
单手移动物体的重量限制：
——单手许可的移动重量限制应小于45N。

——单手局部运动应小于45N。

4.5.4 全身
通过合理的设计尽量减少零部件、手推车或者起重器械使用时的推/拉/拿取用力，当力超过135 N
（30磅）时须进行评估分析，并采取适当措施减轻人的负担。

4.5.5 搬运/辅助装置
当搬运类操作的力量要求大于最低受力限制时，应考虑增加助力搬运装置（机械臂/吊车）。

助力搬运装置应符合下列要求：
——助力搬运装置（机械臂/吊车）的移动操作力必须小于50N。

——助力搬运装置（机械臂/吊车）在静置状态下应容易被操作人员掌握，但不能对人员的
操作、移动造成影响。

——助力搬运装置（机械臂/吊车）必须能够安全固定所吊装工件，经反复性试验应无脱钩危险。

导轨应符合下列要求：
——导轨的轨道应保证吊装物的链接索在整改操作循环中保持竖直。

——导轨的轨道不应造成操作者在操作循环中付出更多的力量（较不适用导轨而言）。

——导轨的轨道必须采用防吊挂松脱坠落措施设计。

4.6 设备的耐用性和可维护性
4.6.1 维修通道
需要定期维护的设备应设计预留通道，通道口应设置在便利的位置。

不得把该通道设置在凹陷处，可移动组件的后面或者下面，以及地面水平线、座椅、软管、管道或者其他不易移动组件的下面。

应使用外部润滑系统为设备提供润滑油，避免人员将手臂伸入设备。

如果设备需要设计内部润滑点，则应相应设计高效的外部通路便于直接向润滑点加注润滑油。

应设置明显的通路示意或者是标示点，便于维修人员找到进入口、关键点和在需要的时候做出适当的判断。

在设备的维护性设计中应尽量减少不必要的前置拆解和测试工作。

应采取快速开放式设计提高检修的效率，例如：抽屉结构或有导轨可以抽取的箱架。

4.6.2 非常规性维护
在设备设计中应考虑非常规维护的需求，为维护工作提供人机工程方面的便利，将操作范围控制在
4.6.3 对准和辅助操作
使用带有把手的辅助工具可以较为轻易的完成重物（重量>12.5KG）搬运的工作，使用吊耳或者是其他类似的设施可以用于保持吊运过程中物体的稳定。

对齐针脚可以用于重量较小的物品的定位（重量<6.8KG）。

为了降低负担，可以采取导轨设计，避免升降。

在移动重量>6.8KG的物件时，使用把手、支撑结构、持握区来确保提升、放置或搬运设备等移动过程中的平稳。

在设计把手、持握区的时候，应与周围的障碍物保持至少51cm的空隙。

4.6.4 设备维护的方便性
所有的维修单元须布置在工作面上。

开关柜、液压和气动装置必须便于接近。

操作区域应一目了然：操作面板、编程器等必须同对应布置于每个设备或者区域空间上。

在设备内部和外部都应具备操作元件的可达性。

在所有的生产设备旁必须安装用于维护和保养工作的维修平台或能够确保安全的站立位置，安装通往站立位置的踏板或者阶梯，安装增加防坠落的设施。

集成的各种自动化设备应在不拆除相邻设备、动力供应设施等情况下就能维修更换。

如果不能使用现有的吊具、运输工具、行车等，则必须为大而重的组件、变压器、焊枪、电机、变速箱、机器人及各种设备等配备维修用的拆装辅具，比如杠杆式滑车，装载辅具或类似装置。

易损件如气管、水管、焊接电缆、电极、下铜电极、电极帽铣削器、焊机、焊接变压器、送料机构、轴承、定位销、夹头、限位按钮、接近开关、气缸和焊接气缸、变速箱、电机等必须有很好的维护可达性，而无需进行额外的拆除工作。

软管和电缆必须在工具台上采用电缆盒等类似措施进行有序的布置，以便维修时能够对管线进行明确的跟踪（不能采用电缆扎带固定软管）。

铺好的管线必须采用花纹板盖住，要耐踩踏且不易破损。

液压油应能在保护设施外部进行加注，并且液压油的液面高度能够在外部进行读取。

设备中的电缆槽、线槽和排水/ 风管等必须单独布置，采用花纹钢板覆盖以耐踩踏、防火且可供行走。

盖板必须安装在离地面约100mm高度上，防止人员绊倒。

润滑位置应集中布置，并且无须拆除其他部件就可方便进行。

集中润滑应对润滑位置、润滑油种类、数量、润滑周期进行存档并挂到现场。

必须考虑防污染（防飞溅）的盖板和保护措施。

4.7 噪声
一般的噪音应控制在72分贝以内（或国家新颁标准规定）。

必须将生产设备的机械震动和噪声减到最低，应采用如下的防噪音措施：
——噪音衰减的压焊气缸。

——液压驱动装置使用比例阀进行行程调节（依据行程）。

——在取料工位，零件放在滑道，传送带或者滚床上。

零件滑道上涂上防噪音材料。

——使用脉冲阀时要配备消音器。

——废气通过总管排出。

——移动单元采用工业缓冲装置（可调）或可控制驱动。

对于机械的冲击使用附加的橡皮垫等。

——使用正弦速度变化特性的运动（例如曲柄运转）或者减震缸。

——保证每个机械运动可以通过大的可见视窗口观察。

保证可以检验零件和更换。

——对于共振板规定使用防噪音的材料。

——在消音墙和操作设备间备有维修通道（至少800mm宽）。

——焊接废气由上部排风管吸走。

4.8 特殊要求
4.8.1 电动/气动工具
4.8.1.1 重心
单手使用的手持动力工具，重心位置应控制在持握的把手上。

通过调整、更换工具的吊挂、平衡器、外加配件和连接管路，达到消除对操作者操作造成不良影响的外力。

如果工具重心不在把手延长线上，应该配备平衡吊具辅助操作者进行工具使用。

当工具由于重量或其他原因必须使用吊具辅助操作时，吊具的悬挂轴线应通过或尽量接近工具重心，并且在工具和配套的导轨上都有排列整齐的悬挂点，以避免工具晃动。

如果工具有外接的气管等管线，则必须在配重平衡中考虑到管线的影响，并采取措施消除由于管线对工具使用的影响。

当工具的使用不仅有一种姿态，且连接有外接管线的时候，管线的接头应设计成活动/可调节的样式。

如果要在工具上安装两个/多个把手，那么把手间的连线应通过工具重心。

如果工具有大量的侧面轮廓特征或结构严重不对称，也许需要一个在侧面附加点设置的悬挂来确定重心的侧面位置。

在某些情况下，带有大量直角或者角度特征的工具的重心可能在工具外。

在这种情况下，悬挂应使
用一个绳索使工具处于一个首选的、稳定的方向。

4.8.1.2 排气
干扰工具使用的气体必须通过导向将其排走，远离手的位置。

如果工具的操作会产生大量碎屑、尘埃和颗粒状浮尘（如砂光机），那么应当配备吸尘器/集尘袋。

4.8.1.3 扭矩
对于有机械支撑的手枪式动力工具，最大的许可扭矩为500Nm。

进行拧紧操作时，当拧紧扭矩达60Nm以上时需要安装反作用力装置。

手枪式动力工具上加装的辅助把手仅提供稳定性方面的帮助，而不能作为一种扭矩制御手段。

4.8.1.4 工具的移动
工具的移动用力不得超过表9中的规定。

4.8.2 手工焊接设备
4.8.2.1 手动点焊设备/夹具
采用手工焊枪焊接时对不可见的焊接边必须安装焊枪导向块（靠栅）或焊枪梳形件。

原则上讲，在设计阶段必须就人机工程是否有利、零件在夹具的旋转位置或者采用焊枪导向、焊接不可见边等进行协商。

在竖直方向上布置的下铜电极和定位块采用翻转形式（确保绝缘和位置）的情形下，必须保证取放零件符合人机工程要求。

焊枪操作姿势一般不超过两种状态。

焊钳的重量不能超过100kg。

特殊情况必须使用加长臂的焊钳时，只允许在一个平面上焊接。

焊钳不能转动或者倾斜。

如果工人看不见焊接平面、在狭窄的空间内操作、焊点有外观要求或焊钳不易定位时，通常使用焊点导向以保证焊接位置。

工装夹具使用的液压工作台，可以垂直移动，并带有制动装置，最好使用脚制动。

根据要求，工作平面的斜度可以调节，同时也可以转动。

需使用带有集成排风管的工作台。

工作台要避免锐边和挤压造成的损害，且使用导向装置作为放件辅助。

4.8.2.2 吊挂系统
导轨安装必须按照要求选择合适的紧固装置间距（一般焊机为800~1200mm，焊枪为1000~1400mm）；
纵轨：用套筒接头连接轨道时，必须在两端对称加装紧固装置，其悬点间距L2≤800mm。

同时调整套筒接头调节螺栓，以使轨道对接完全吻合，确保滑车运行顺畅。

安装双层过渡轨时，应注意单臂延伸长度的控制，一般情况下其悬点间距L4≤700mm。

轨道安装时，所有安装件要牢固、安全、可靠，紧固装置、封头处双螺帽间相互备紧，以防频繁碰撞时造成松动。

相邻两台焊机安装时应注意避免相互碰撞，必要时加装焊机滑车防撞装置。

图8 吊挂系统示意图
4.8.2.3 螺柱焊
按照工作状况进行试验，注意无噪音的运作方法。

在螺柱焊接头通常有防飞溅措施，能快速更换飞溅防护。

4.8.2.4 弧焊
采用电弧焊焊接工艺还应增加弧光保护，必须有完善而有效的工作防护措施。

要安装有效的吸风装置。

在保护气的喷嘴上带有排风装置。

在返修场地，打磨返修以铜基焊丝焊接的焊缝，必须安装有效得排风装置。

在有飞溅区域的螺栓固紧，外层件以及折边法兰处必须有防飞溅的保护措施。

小件纯弧焊工位应设计坐姿操作并按照作业员工坐姿烧焊的高度设计工装夹具。

4.8.3 平衡器
选择与工作相符的最轻的平衡器，超大的平衡器给操作者带来更高的动作压力。

应确保弹簧平衡器有安全、可靠的悬挂点。

选择与吊挂工件重量相符的平衡器，弹簧平衡器所吊挂的焊钳（或工具）总重在两个规格的临界处时，需选择较大规格的平衡器，这样有利于平衡器的使用寿命。

如果为了执行工作，平衡器必须移动，将平衡器跟封闭的铁轨系统上的手推车悬挂在一起。

旋转蜗杆调节平衡重量时，需将焊钳(或工具)移送至平衡器下端，增加或减小平衡重量后，慢慢放下焊钳(或工具)，上下移送平衡器，观察是否达到满意程度。

平衡器可能跟一个铰接的设备合成一体。

所有平衡器未挂焊钳(或工具)时，切忌空拉空放，以免造成钢丝绳卡死或跳槽。

从跟平衡器相同的手推车上悬挂下来空气软管。

以避免在执行工作时软管纠缠在一起。

弹簧平衡器以平移滑车作为悬挂点时，无论弹簧平衡器还是平移滑车都配有安全孔，并配备相应的安全绳或安全链。

特别是弹簧平衡器安装时，必须加装安全绳或安全链，以确保使用中绝对安全。

专用平衡器
当加载或者下载需要时，可以采用双区平衡器。

4.8.4 手柄
手柄应该尽可能接近中心和终止装置。

终止装置应该设计成一只手一秒内可以控制。

较大的部分必须可操纵可能需要两个手柄。

如果终止装置必须要两个手柄，则两个手柄中间的距离应该在14-20之间，且到中心的距离相同。

设计手柄可以在两个或者更多轴中进行调整。

提举辅助和扭矩控制装置的手柄应该允许操作工的手的高度在35” –55”的范围内。

水平手柄应该为圆柱形。

设计工具时应该让操作者在不需要从手把球头中心移开手柄的情况下可以操作。

单独一个手柄需要施加压力时，压力应该小于89N。

当握紧工具的手柄或者放置零部件到工具上时手周围的间隙至少为64mm（从手的外边缘测量）。

任何手和手腕的扭转动作要小于3Nm的扭矩。

当放置所有的零部件到工具上、固定设备或整车上时，操作工的手的位置应该保持在表1规定的区域内。

垂直距离是从操作工站的地面或者任何表面开始测量的。

从胸腔中心到手的中心的最大的侧面可达距离为380 mm 。

操作者可以清楚的看到工具摆放的位置。

手指按压的按钮直径要大于9.5mm，拇指按压的按钮直径要大于19 mm。

4.8.5 坐姿工位设计
坐姿工位应符合以下原则：
在工作台头顶上的空隙至少要留1520mm。