關(guān)于消除方向盤與轉(zhuǎn)向管柱護罩干涉的分析

張 健，邵科君，張 彬

（杭州吉利汽車有限公司，浙江 杭州 310000）

1 引言

2021年4～5月，某新車型方向盤與轉(zhuǎn)向管柱護罩干涉異響問題頻發(fā)，5月方向盤與轉(zhuǎn)向管柱護罩干涉46例，不良率為15.8%。其中5月18日共計8起，單日不良率高達6.6%，嚴(yán)重影響整車品質(zhì)和一次下線合格率。同時，該問題也是整車中普遍存在的一個痛點，整改難度大，涉及到零件多、尺寸鏈長，嚴(yán)重影響車型品質(zhì)。若故障車輛流入市場，必然會產(chǎn)生客戶抱怨，嚴(yán)重影響整車舒適性和品牌口碑。小組通過為期一周的舊件收集，發(fā)現(xiàn)方向盤與轉(zhuǎn)向管柱護罩間隙不均，存在異響，且出現(xiàn)的車輛均為左上角（NG，間隙左上0.3mm，其余2mm，整車件間隙3mm，設(shè)計要求是5±2mm）。該問題嚴(yán)重影響車間生產(chǎn)，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，該問題造成損失共計26余萬元。根據(jù)問題的重要度、緊急度以及經(jīng)濟性，筆者及質(zhì)量攻關(guān)小組決定將課題確定為“消除某車型轉(zhuǎn)向管柱護罩與方向盤干涉問題”，目標(biāo)為零干涉，本課題從現(xiàn)狀調(diào)查、原因分析、對策制定、改進實施、效果驗證、防止再發(fā)、橫向排查7個步驟對這一系列問題進行專題討論分析。

2 現(xiàn)狀調(diào)查

筆者及質(zhì)量小組成員首先對故障機理進行解析，通過拆解故障車，方向盤周邊主要由轉(zhuǎn)向管柱、組合開關(guān)、轉(zhuǎn)向管柱上下護罩、管梁等部件搭接組成。

梳理轉(zhuǎn)盤關(guān)系如下：①管柱裝配在管梁上面；②組合開關(guān)裝配在管柱上面，將轉(zhuǎn)向管柱上下罩裝配在組合開關(guān)上面；③將方向盤轉(zhuǎn)盤裝配在組合開關(guān)上面。

通過小組分析和推測，可能導(dǎo)致干涉的幾個因素為：①方向盤面輪廓度不滿足要求，方向盤的定位狀態(tài)不滿足要求；②轉(zhuǎn)向管柱孔位偏差不滿足要求，轉(zhuǎn)向管柱孔位走極限偏差對間隙貢獻量有無影響；③組合開關(guān)定位孔位置度不滿足要求，緊固螺栓時對組合開關(guān)相對位置度有無影響；④轉(zhuǎn)向管柱上下護罩尺寸偏差、轉(zhuǎn)向管柱上下護罩面差對此問題有無貢獻量。得出了現(xiàn)狀解析的4個因素，詳見如下。

1）小組成員對故障車進行拆解，對故障車方向盤進行測量分析，方向盤端面到錐度規(guī)端面上端高度下沉0.68mm，也就是花鍵整體下沉了0.68mm，如圖1所示。按照設(shè)計要求49Nm小于1mm，單件滿足設(shè)計要求（要求45Nm下沉不大于1mm）。方向盤端面到錐度規(guī)端面上端高度對間隙不利。

圖1 方向盤端面到錐度規(guī)端面上端高度對間隙不利

小組成員對轉(zhuǎn)向管柱故障件調(diào)查確認(rèn)。轉(zhuǎn)向管柱上組合開關(guān)護罩安裝點圖紙要求39.5±0.8mm，孔徑3.8±0.1mm，測量孔徑滿足要求，轉(zhuǎn)向管柱組合開關(guān)護罩固定面曲面距離偏差0.853～1.086mm，轉(zhuǎn)向管柱上組合開關(guān)護罩安裝點不滿足設(shè)計要求，如圖2所示。

圖2 轉(zhuǎn)向管柱故障件調(diào)查

2）小組成員對故障車組合開關(guān)故障件調(diào)查確認(rèn)，對組合開關(guān)轉(zhuǎn)向管柱護罩固定面要求115±0.5mm，孔徑3.75±0.1mm，經(jīng)過測量孔徑滿足要求，組合開關(guān)轉(zhuǎn)向管柱護罩固定面偏差-0.451～-0.808mm，組合開關(guān)轉(zhuǎn)向管柱護罩固定面不滿足設(shè)計要求。如圖3所示。

圖3 故障車組合開關(guān)故障件調(diào)查

3）轉(zhuǎn)向管柱上下罩故障件調(diào)查確認(rèn)。通過對轉(zhuǎn)向管柱上下護罩單件及總成裝配后的掃描打點結(jié)果，發(fā)現(xiàn)故障件存在向內(nèi)變形最大偏差0.46mm，但在公差±0.5mm內(nèi)，如圖4所示，滿足要求，對此故障有貢獻。

圖4 轉(zhuǎn)向管柱上下罩故障件調(diào)查確認(rèn)

筆者及質(zhì)量小組成員對方向盤與轉(zhuǎn)向管柱護罩干涉問題實物故障車解析發(fā)現(xiàn)，故障車方向盤端面到錐度規(guī)端面上端高度滿足設(shè)計，對故障有貢獻，轉(zhuǎn)向管柱上組合開關(guān)護罩安裝點不滿足設(shè)計要求。轉(zhuǎn)向管柱上下罩滿足設(shè)計要求但故障現(xiàn)象存在貢獻。小組通過對人機料法環(huán)等方面進行進一步分析，推測出以下可能造成方向盤與轉(zhuǎn)向管柱護罩干涉的6個因素。

3 原因分析

3.1 人員崗位技能資質(zhì)不符合要求

筆者及質(zhì)量小組成員對人員崗位技能資質(zhì)進行確認(rèn)。首先確認(rèn)技能滿足崗位要求，并安排新老員工分別裝車50臺，統(tǒng)計合格率，均為100%，完全符合作業(yè)指導(dǎo)書要求；人員崗位技能資質(zhì)符合要求，員工裝配并無問題。確認(rèn)人員崗位技能資質(zhì)不符合要求是非要因。

3.2 設(shè)備參數(shù)不合理

小組成員對裝配工具的扭力槍進行確認(rèn)。作業(yè)文件中要求扭矩如下：①組合開關(guān)裝配到轉(zhuǎn)向管柱要求扭矩是1.5Nm；②轉(zhuǎn)向管柱上下罩裝配到組合開關(guān)和轉(zhuǎn)向管柱的扭力是1.5Nm；③方向盤裝配到轉(zhuǎn)向管柱上的扭力是45Nm。經(jīng)過現(xiàn)場作業(yè)確認(rèn)，扭力和作業(yè)文件一致，將扭力槍進行校核，均滿足要求。確認(rèn)設(shè)備參數(shù)不合理是非要因。

3.3 方向盤單件面輪廓度偏差不滿足

小組對方向盤單件面輪廓度尺寸進行確認(rèn)，如圖5所示，單件面平行度測量高低差0.22mm，滿足設(shè)計±0.5mm要求。

圖5 方向盤面平行度確認(rèn)

3.4 轉(zhuǎn)向管柱總成不滿足

小組成員對轉(zhuǎn)向管柱進行確認(rèn)，如圖6所示。對轉(zhuǎn)向管柱固定面護罩固定面曲面距離進行確認(rèn)：轉(zhuǎn)向管柱固定面護罩固定面曲面距離設(shè)計要求76.4±0.8mm，實測75.2mm，不滿足要求。由以上確認(rèn)，轉(zhuǎn)向管柱總成下沉1mm，不滿足要求。

圖6 轉(zhuǎn)向管柱固定面護罩固定面曲面距離狀態(tài)確認(rèn)

3.5 組合開關(guān)總成不滿足要求

小組成員對組合開關(guān)進行確認(rèn)，如圖7所示。對組合開關(guān)位置進行確認(rèn)：安裝面進行三坐標(biāo)確認(rèn)超差0.3mm，不滿足要求。組合開關(guān)筋位未加工到位，造成方向盤歪斜干涉，轉(zhuǎn)向管柱上下護罩尺寸偏差。由以上確認(rèn)，現(xiàn)場測量組合開關(guān)位置不滿足要求。

圖7 組合開關(guān)安裝面確認(rèn)

3.6 轉(zhuǎn)向管柱上下罩不滿足要求

小組成員對轉(zhuǎn)向管柱上下罩進行確認(rèn)，如圖8所示。對轉(zhuǎn)向管柱上下罩進行確認(rèn)：轉(zhuǎn)向管柱上下罩面輪廓度±0.5mm，實測0.2mm，滿足要求。由以上確認(rèn)，現(xiàn)場測量轉(zhuǎn)向管柱上下罩滿足要求，但是對故障不利。

圖8 轉(zhuǎn)向管柱上下罩面輪廓測量

綜上，通過對人機料法環(huán)等方面進行分析，針對以上6個影響因素，最終確認(rèn)4個影響因素：方向盤單件面輪廓度偏差、轉(zhuǎn)向管柱自身孔位偏差、組合開關(guān)定位孔位置度、轉(zhuǎn)向管柱上下護罩尺寸偏差。

針對故障車的測量統(tǒng)計分析：方向盤單件面輪廓度偏差貢獻60%，轉(zhuǎn)向管柱自身孔位偏差貢獻20%，組合開關(guān)定位孔位置度偏差貢獻15%，轉(zhuǎn)向管柱上下護罩尺寸偏差貢獻5%。

4 對策制定及實施

4.1 對策1：方向盤骨架調(diào)整

加厚方向盤骨架與管柱配合面：改變方向盤骨架，將方向盤上移1.5mm，將左側(cè)18.6mm尺寸改為18.3mm，變更后，方向盤與管柱護罩間隙由5mm提升至6.5mm，如圖9所示。完成時間為2021年5月30日。

圖9 方向盤骨架改善

4.2 對策2：組合開關(guān)調(diào)整改善

組合開關(guān)安裝孔配合部位增加6處定位筋，定位筋組成的內(nèi)圓尺寸修改為φ45±0.15mm。變更后，設(shè)計間隙為-0.25～+0.25mm（定位筋最小尺寸時0.25的過盈，最大尺寸時+0.25間隙），增加與轉(zhuǎn)向管柱干涉量，可改善因裝配不穩(wěn)定松動導(dǎo)致護罩與方向盤間隙小，如圖10所示。完成時間為2021年6月30日。

圖10 組合開關(guān)調(diào)整改善

4.3 對策3：轉(zhuǎn)向管柱下護罩改善

轉(zhuǎn)向管柱下護罩與轉(zhuǎn)向管柱定位點高度由原5mm增加至6mm，轉(zhuǎn)向管柱下護罩模具調(diào)整，可優(yōu)化護罩與方向盤間隙小問題，如圖11所示。完成時間為2021年5月25日。

圖11 轉(zhuǎn)向管柱下護罩改善

4.4 對策4：裝配過程改善

裝配手法及工裝調(diào)整：原單側(cè)握組合開關(guān)打緊改為握組合開關(guān)中間再打緊，安裝組合開關(guān)時使用工裝輔助，裝配完轉(zhuǎn)向管柱上下護罩后安裝方向盤進行比對校驗，可優(yōu)化護罩與方向盤間隙小問題，如圖12所示。完成時間為2021年5月10日。

圖12 裝配過程改善

5 效果驗證

1）所有措施體現(xiàn)后，供應(yīng)商對方向盤骨架、組合開關(guān)、轉(zhuǎn)向管柱、轉(zhuǎn)向管柱下護罩進行測量，均滿足要求。通過總裝裝配的改善，裝配20臺在儀表板分裝線進行確認(rèn)滿足要求，裝配完方向盤后檢測間隙滿足要求，轉(zhuǎn)動方向盤能滿足要求。路試檢驗后滿足要求，商檢檢驗滿足要求。20臺測量數(shù)據(jù)間隙均在4～5.1mm之間，如圖13所示，滿足設(shè)計要求5±2mm。

圖13 間隙測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計滿足要求

2）為了科學(xué)性和有效性驗證，所有對策實施后統(tǒng)計分析，合格率從84%提升到100%，滿足要求。小組連續(xù)驗證3個月，問題無復(fù)發(fā)，故障完全消除，因此小組判定改善有效。

6 防止再發(fā)

通過對方向盤骨架模具進行修改，增加圖紙尺寸檢測管控、來料列入檢驗項目檢測、組合開關(guān)模具修改，并更改圖紙和進料檢驗基準(zhǔn)書，來料檢驗要求更新列入每批次檢驗。通過固化作業(yè)文件，將裝配手法和順序固化至工藝文件、作業(yè)指導(dǎo)書，執(zhí)行工藝步驟，并下發(fā)受控作業(yè)指導(dǎo)書，簽訂樣件，按樣件進行檢驗。

7 橫向排查

對車內(nèi)存在運動的零件和裝配順序點進行排查，重點尺寸列入管控表，每批次來料進行檢驗，數(shù)據(jù)每批次進行檢測，并專人監(jiān)控尺寸穩(wěn)定性和走向，每周進行統(tǒng)計分析和調(diào)整，可有效避免類似問題發(fā)生。

8 結(jié)語

通過對某車型方向盤與轉(zhuǎn)向管柱護罩干涉故障解決，期間經(jīng)過了現(xiàn)狀調(diào)查、原因分析、對策制定、改進實施、效果驗證、防止再發(fā)、橫向排查7個步驟，真正找到了方向盤與轉(zhuǎn)向管柱護罩的根本原因，并對方向盤骨架、組合開關(guān)、轉(zhuǎn)向管柱下護罩不滿足要求制定了相應(yīng)的整改措施，經(jīng)驗證后證實有效，并找到監(jiān)控方向盤與轉(zhuǎn)向管柱護罩干涉的一套有效流程。

通過此項目改善，對車身精度影響點和尺寸鏈有了更深一步了解，遇到問題要系統(tǒng)分析，要對零部件進行拆解及故障再現(xiàn)分析，挖掘問題真因，制定整改計劃，整改完成后，對相應(yīng)試驗進行進一步驗證，確保方案的有效性。通過本次改善項目活動，小組完成了預(yù)定的目標(biāo)值，將該車型方向盤與轉(zhuǎn)向管柱護罩干涉問題徹底消除。

針對其他零部件依然存在的一些品質(zhì)問題，通過此次改善橫向推廣、排查，切實根據(jù)客戶使用實際工況、駕駛習(xí)慣等優(yōu)化零部件，提升國產(chǎn)汽車的整車品質(zhì)及市場形象。