关于消除方向盘与转向管柱护罩干涉的分析

张 健，邵科君，张 彬

（杭州吉利汽车有限公司，浙江 杭州 310000）

1 引言

2021年4～5月，某新车型方向盘与转向管柱护罩干涉异响问题频发，5月方向盘与转向管柱护罩干涉46例，不良率为15.8%。其中5月18日共计8起，单日不良率高达6.6%，严重影响整车品质和一次下线合格率。同时，该问题也是整车中普遍存在的一个痛点，整改难度大，涉及到零件多、尺寸链长，严重影响车型品质。若故障车辆流入市场，必然会产生客户抱怨，严重影响整车舒适性和品牌口碑。小组通过为期一周的旧件收集，发现方向盘与转向管柱护罩间隙不均，存在异响，且出现的车辆均为左上角（NG，间隙左上0.3mm，其余2mm，整车件间隙3mm，设计要求是5±2mm）。该问题严重影响车间生产，根据数据统计，该问题造成损失共计26余万元。根据问题的重要度、紧急度以及经济性，笔者及质量攻关小组决定将课题确定为“消除某车型转向管柱护罩与方向盘干涉问题”，目标为零干涉，本课题从现状调查、原因分析、对策制定、改进实施、效果验证、防止再发、横向排查7个步骤对这一系列问题进行专题讨论分析。

2 现状调查

笔者及质量小组成员首先对故障机理进行解析，通过拆解故障车，方向盘周边主要由转向管柱、组合开关、转向管柱上下护罩、管梁等部件搭接组成。

梳理转盘关系如下：①管柱装配在管梁上面；②组合开关装配在管柱上面，将转向管柱上下罩装配在组合开关上面；③将方向盘转盘装配在组合开关上面。

通过小组分析和推测，可能导致干涉的几个因素为：①方向盘面轮廓度不满足要求，方向盘的定位状态不满足要求；②转向管柱孔位偏差不满足要求，转向管柱孔位走极限偏差对间隙贡献量有无影响；③组合开关定位孔位置度不满足要求，紧固螺栓时对组合开关相对位置度有无影响；④转向管柱上下护罩尺寸偏差、转向管柱上下护罩面差对此问题有无贡献量。得出了现状解析的4个因素，详见如下。

1）小组成员对故障车进行拆解，对故障车方向盘进行测量分析，方向盘端面到锥度规端面上端高度下沉0.68mm，也就是花键整体下沉了0.68mm，如图1所示。按照设计要求49Nm小于1mm，单件满足设计要求（要求45Nm下沉不大于1mm）。方向盘端面到锥度规端面上端高度对间隙不利。

图1 方向盘端面到锥度规端面上端高度对间隙不利

小组成员对转向管柱故障件调查确认。转向管柱上组合开关护罩安装点图纸要求39.5±0.8mm，孔径3.8±0.1mm，测量孔径满足要求，转向管柱组合开关护罩固定面曲面距离偏差0.853～1.086mm，转向管柱上组合开关护罩安装点不满足设计要求，如图2所示。

图2 转向管柱故障件调查

2）小组成员对故障车组合开关故障件调查确认，对组合开关转向管柱护罩固定面要求115±0.5mm，孔径3.75±0.1mm，经过测量孔径满足要求，组合开关转向管柱护罩固定面偏差-0.451～-0.808mm，组合开关转向管柱护罩固定面不满足设计要求。如图3所示。

图3 故障车组合开关故障件调查

3）转向管柱上下罩故障件调查确认。通过对转向管柱上下护罩单件及总成装配后的扫描打点结果，发现故障件存在向内变形最大偏差0.46mm，但在公差±0.5mm内，如图4所示，满足要求，对此故障有贡献。

图4 转向管柱上下罩故障件调查确认

笔者及质量小组成员对方向盘与转向管柱护罩干涉问题实物故障车解析发现，故障车方向盘端面到锥度规端面上端高度满足设计，对故障有贡献，转向管柱上组合开关护罩安装点不满足设计要求。转向管柱上下罩满足设计要求但故障现象存在贡献。小组通过对人机料法环等方面进行进一步分析，推测出以下可能造成方向盘与转向管柱护罩干涉的6个因素。

3 原因分析

3.1 人员岗位技能资质不符合要求

笔者及质量小组成员对人员岗位技能资质进行确认。首先确认技能满足岗位要求，并安排新老员工分别装车50台，统计合格率，均为100%，完全符合作业指导书要求；人员岗位技能资质符合要求，员工装配并无问题。确认人员岗位技能资质不符合要求是非要因。

3.2 设备参数不合理

小组成员对装配工具的扭力枪进行确认。作业文件中要求扭矩如下：①组合开关装配到转向管柱要求扭矩是1.5Nm；②转向管柱上下罩装配到组合开关和转向管柱的扭力是1.5Nm；③方向盘装配到转向管柱上的扭力是45Nm。经过现场作业确认，扭力和作业文件一致，将扭力枪进行校核，均满足要求。确认设备参数不合理是非要因。

3.3 方向盘单件面轮廓度偏差不满足

小组对方向盘单件面轮廓度尺寸进行确认，如图5所示，单件面平行度测量高低差0.22mm，满足设计±0.5mm要求。

图5 方向盘面平行度确认

3.4 转向管柱总成不满足

小组成员对转向管柱进行确认，如图6所示。对转向管柱固定面护罩固定面曲面距离进行确认：转向管柱固定面护罩固定面曲面距离设计要求76.4±0.8mm，实测75.2mm，不满足要求。由以上确认，转向管柱总成下沉1mm，不满足要求。

图6 转向管柱固定面护罩固定面曲面距离状态确认

3.5 组合开关总成不满足要求

小组成员对组合开关进行确认，如图7所示。对组合开关位置进行确认：安装面进行三坐标确认超差0.3mm，不满足要求。组合开关筋位未加工到位，造成方向盘歪斜干涉，转向管柱上下护罩尺寸偏差。由以上确认，现场测量组合开关位置不满足要求。

图7 组合开关安装面确认

3.6 转向管柱上下罩不满足要求

小组成员对转向管柱上下罩进行确认，如图8所示。对转向管柱上下罩进行确认：转向管柱上下罩面轮廓度±0.5mm，实测0.2mm，满足要求。由以上确认，现场测量转向管柱上下罩满足要求，但是对故障不利。

图8 转向管柱上下罩面轮廓测量

综上，通过对人机料法环等方面进行分析，针对以上6个影响因素，最终确认4个影响因素：方向盘单件面轮廓度偏差、转向管柱自身孔位偏差、组合开关定位孔位置度、转向管柱上下护罩尺寸偏差。

针对故障车的测量统计分析：方向盘单件面轮廓度偏差贡献60%，转向管柱自身孔位偏差贡献20%，组合开关定位孔位置度偏差贡献15%，转向管柱上下护罩尺寸偏差贡献5%。

4 对策制定及实施

4.1 对策1：方向盘骨架调整

加厚方向盘骨架与管柱配合面：改变方向盘骨架，将方向盘上移1.5mm，将左侧18.6mm尺寸改为18.3mm，变更后，方向盘与管柱护罩间隙由5mm提升至6.5mm，如图9所示。完成时间为2021年5月30日。

图9 方向盘骨架改善

4.2 对策2：组合开关调整改善

组合开关安装孔配合部位增加6处定位筋，定位筋组成的内圆尺寸修改为φ45±0.15mm。变更后，设计间隙为-0.25～+0.25mm（定位筋最小尺寸时0.25的过盈，最大尺寸时+0.25间隙），增加与转向管柱干涉量，可改善因装配不稳定松动导致护罩与方向盘间隙小，如图10所示。完成时间为2021年6月30日。

图10 组合开关调整改善

4.3 对策3：转向管柱下护罩改善

转向管柱下护罩与转向管柱定位点高度由原5mm增加至6mm，转向管柱下护罩模具调整，可优化护罩与方向盘间隙小问题，如图11所示。完成时间为2021年5月25日。

图11 转向管柱下护罩改善

4.4 对策4：装配过程改善

装配手法及工装调整：原单侧握组合开关打紧改为握组合开关中间再打紧，安装组合开关时使用工装辅助，装配完转向管柱上下护罩后安装方向盘进行比对校验，可优化护罩与方向盘间隙小问题，如图12所示。完成时间为2021年5月10日。

图12 装配过程改善

5 效果验证

1）所有措施体现后，供应商对方向盘骨架、组合开关、转向管柱、转向管柱下护罩进行测量，均满足要求。通过总装装配的改善，装配20台在仪表板分装线进行确认满足要求，装配完方向盘后检测间隙满足要求，转动方向盘能满足要求。路试检验后满足要求，商检检验满足要求。20台测量数据间隙均在4～5.1mm之间，如图13所示，满足设计要求5±2mm。

图13 间隙测量数据统计满足要求

2）为了科学性和有效性验证，所有对策实施后统计分析，合格率从84%提升到100%，满足要求。小组连续验证3个月，问题无复发，故障完全消除，因此小组判定改善有效。

6 防止再发

通过对方向盘骨架模具进行修改，增加图纸尺寸检测管控、来料列入检验项目检测、组合开关模具修改，并更改图纸和进料检验基准书，来料检验要求更新列入每批次检验。通过固化作业文件，将装配手法和顺序固化至工艺文件、作业指导书，执行工艺步骤，并下发受控作业指导书，签订样件，按样件进行检验。

7 横向排查

对车内存在运动的零件和装配顺序点进行排查，重点尺寸列入管控表，每批次来料进行检验，数据每批次进行检测，并专人监控尺寸稳定性和走向，每周进行统计分析和调整，可有效避免类似问题发生。

8 结语

通过对某车型方向盘与转向管柱护罩干涉故障解决，期间经过了现状调查、原因分析、对策制定、改进实施、效果验证、防止再发、横向排查7个步骤，真正找到了方向盘与转向管柱护罩的根本原因，并对方向盘骨架、组合开关、转向管柱下护罩不满足要求制定了相应的整改措施，经验证后证实有效，并找到监控方向盘与转向管柱护罩干涉的一套有效流程。

通过此项目改善，对车身精度影响点和尺寸链有了更深一步了解，遇到问题要系统分析，要对零部件进行拆解及故障再现分析，挖掘问题真因，制定整改计划，整改完成后，对相应试验进行进一步验证，确保方案的有效性。通过本次改善项目活动，小组完成了预定的目标值，将该车型方向盘与转向管柱护罩干涉问题彻底消除。

针对其他零部件依然存在的一些品质问题，通过此次改善横向推广、排查，切实根据客户使用实际工况、驾驶习惯等优化零部件，提升国产汽车的整车品质及市场形象。