机床行业深度报道:新能源汽车爆炸,机床迎来新机遇

Home / 机床行业深度报道:新能源汽车爆炸,机床迎来新机遇 - 2022年7月9日 , by

(报告出品方/作者:中泰证券,冯胜)

1 新能源车:结构变化催生机床新需求

1.1 新能源车:动力总成发生重大变化

以纯电动汽车为例,由于采用电能作为动力来源,其动力总成较传统燃油车发生重大变化。 传统车主要由动力系统(发动机、燃油系统、排气装置)、传动系统、制动系统、汽车电子、 底盘、车身等组成。而纯电动汽车取消了发动机,传动机构发生了改变,增加了电源系统和 驱动电机等新机构,主要由动力系统(电池、电机、电控)、制动系统、汽车电子、底盘、 车身等组成。本章以下内容将以新能源车动力总成(电池、电机、电控)为例,分析其对机 床加工的需求。

1.2 新能源车动力总成:电池、电机、电控

①电池系统:主要包括动力电池、电池管理系统、车载充电机及辅助动力源等。动力电池 是电动汽车的动力源,是能量的存储装置。电池管理系统实时监控动力电池的使用情况。

②电机系统:是电动汽车的核心,一般由电子控制器、功率变换器、驱动电动机、机械传 动装置和车轮等部分构成。其作用是将存储在蓄电池中的电能高效地转化为车轮的动能进而 推进汽车行驶 ,并能够在汽车减速制动或者下坡时,实现再生制动。

③电控系统:是电机系统的控制中心,对所有的输入信号进行处理,并将电机控制系统运 行状态的信息发送给整车控制器根据驾驶员输入的加速踏板和制动踏板的信号,向电机控制 器发出相应的控制指令,对电机进行启动、加速、减速、制动控制。

1.3 电池保护系统:机床进行底盘和边梁的加工

电池保护系统是一个非常复杂的系统工程,不仅要考虑到坚固耐造性,更要考虑到防尘、 防潮、防水性,同时还要兼顾热性能,一般需要进行底盘和边梁的切削加工。机床选配上, 可选用单台龙门+多台高速立加实现高效加工。

①端盖加工:电机端盖一般由灰口铸铁铸造成型,再进行表面处理。其中,电机端盖与壳 体相接触的部分,需要非常精密的接触面,更需要非常复杂而精准的中间孔系加工,精度要 求高。为完成高效加工,可通过数控车(车基准面及中间精孔)+立加(打孔攻牙和铣侧端面) 的组合完成(参考台群精机加工方案)。

②内/外壳体加工:电机壳体为内空柱体,一般为灰口铸铁铸造成型。壳体与端盖装配同轴 度、圆度与壳体两端内外圆同轴度,均要求较高,且端面光洁度亦有较高要求,以防止冷却 液溢出。针对电机壳体特点,壳体内部加工可采用:数控车(车基准面及中间精孔)+立加 (加工两端孔系)+拉床(拉内槽)组合;壳体外部加工可采用:数控车(车基准面)+卧加 (加工侧面)组合(参考台群精机加工方案)。

③电机变速器端盖/底壳加工:其一般为压铸铝合金材质压铸成型。由于其为薄壁类零件, 在装夹时容易变形,因此在加工时,需要选择合理的夹紧、定位点,控制切削力大小。同时, 变速箱孔系位置度要求更高,连接孔和连结面较多。因此可采用工序相对集中的方法,即立 加(加工两端面)+卧加(加工侧面和处理表面)组合来实现高效加工(参考台群精机加工方 案) 。

1.4 电控系统:机床进行外壳的加工

电控外壳一般由电控箱壳体和电控箱上盖两个部分组成,亦即需要机加工设备完成加工的 部分。

①壳体:一般为压铸铝合金材质,属于薄壁类零件,需要的工序较为复杂,不仅需要正面 加工,往往还需侧面及孔系加工,可采用卧加来对电控壳体的6个面进行加工。

②上盖:为薄壁类零件,防尘防水等级较高,且与电控壳体装配的结合面,需要非常高的 平整度和光洁度。其在加工过程中,需要特别注意定位的支撑来防止变形,以满足后续装配 时的密封性要求。针对上盖的加工特点,可采用钻攻机+立加的组合来完成加工(参考台群精 机加工方案) 。

2 新工艺:一体化压铸成型对机床影响

2.1 一体压铸:车身制造革命

传统汽车车身制造:冲压+焊接构成核心工艺。冲压是传统汽车车身制造的第一道核心工 艺,其是利用冲床等设备将钢或铝合金压成各种车身零部件。据统计,汽车上有60%-70%的零 部件是用冲压工艺生产的。焊接是指对冲压后的零部件进行连接,主要通过焊接机器人完成。 据统计,每辆车车身(车身总成及车身部装件)一般由300-400个零部件组成,大约有3000- 6000个焊点,主要在焊接车间完成,工序多,生产时间较长。

一体化压铸颠覆传统汽车制造工艺。一体化压铸成型工艺可大大减少零部件使用数量,一 次压铸即可获得完整的零部件,从而取代传统复杂的冲压+焊接工序,大幅缩短制造时间。以 目前已经应用该技术的ModelY后地板制造为例,其使用6000T压铸机一体成型,零件数从70 多个减少为1-2个,焊点大约由700-800个减少到50个,同时制造时间由原来的1-2小时缩减至 3-5分钟,效率大幅提升。

2.2 一体压铸配套机床:未来5年市场需求达440亿元,迎来爆发

以新能源车后底板为例,一体化压铸成型后,需要配套相应机床进行压铸件的毛刺与毛边 等的切屑。根据产业专家的调研反馈,一台6000-8000吨级压铸机需配套20-25台龙门机床 (单价在200万元左右)。本文基于以下两种情形测算机床需求:

(1)一体化压铸工艺仅用于新能源车前中后底板加工(即全底板压铸):①台数:前中 后底板分别使用6000/8000/6000吨压铸机进行一体化压铸;②生产效率:假设生产一个结构 件的时间为2-3分钟,一台压铸机的年产能为10万件/年;③6000吨和8000吨压铸机分别配套 20台和25台龙门;④新能源车年度销量参考中泰电新组的测算,即2021-2023年国内为 273/420/528万辆,2025年有望达到800万辆。测算可得,中国年产 800万辆新能源车对应机 床(以龙门为主)总需求在104亿元左右,年均约为21亿元。

(2)一体化压铸工艺用于新能源车整车加工: ①台数:车身+侧门+尾门+座椅结构,需 要16台2000-8000吨级压铸机;②生产效率:假设生产一个结构件的时间为2-3分钟,一台压 铸机的年产能为10万件/年;③2000/4000/6000/8000吨压铸机分别配套15/18/20/25台龙门; ④新能源车年度销量参考中泰电新组的测算,即2025年国内新能源车销量可达800万辆左右。 测算可得,中国年产 800万辆新能源车对应机床(以龙门为主)总需求在440亿元左右,年均 为88亿元。预计从2022年开始,随着其他新能源车厂商逐步跟进推动一体压铸工艺,相关机 床需求将迎来爆发。

3 海天精工:将迎第二增长曲线

3.1 国产机床龙头,产品定位高端

公司数控机床分为四大系列:龙门、立加、卧加和车床。公司已在数控机床领域深耕19年, 产品定位于高端数控机床,具有技术含量高、附加值高等特点,主要竞争对手来自中国台湾、 韩国、日本的成熟机床厂家,服务的客户主要是航空航天、高铁、汽车零部件、模具等领域。

3.2 β+α双重逻辑,公司业绩拐点已来

行业层面:①竞争格局正在重塑:“国退民进”+“进口替代”。其中,前者是指以“十 八罗汉”为代表的国企纷纷退出历史舞台,不仅为民营机床拓宽了边界,同时价格战因素大 大减弱,民营企业的春天已然来临;后者是指疫情导致以德国、韩国等为代表进口机床大幅 下滑,为民营龙头提供了宝贵的替代窗口。②“十年更新周期”驱动行业景气度。机床上一 轮高点在2011年,此后进入十年下行周期,同时十年亦是机床的会计折旧周期和物理磨损周 期,因此在十年的更新周期驱动下,行业景气度具备强持续性。

公司层面:①机床产品竞争力突出,国内第一梯队,比肩台韩(前文已分析,不在赘 述)。②经营战略调整效果凸显。小型批量化的立加的产销量在2020年迎来高速增长(销量 同比增长192%),对应的子公司大量国华大幅扭亏,并实现盈利;③具备产能优势。在行业 高景气+进口替代加速的背景下,产能决定订单和业绩弹性。机床领域正常的产能扩张周期在 一年半以上,2020Q2行业强劲复苏以来,多数机床公司新建产能目前仍未释放,而海天精工 原有产能较大,可支持其大量接单,是行业为数不多的充分享受到行业高景气红利的公司。 2020年以来公司已经表现出较高的成长性,2019-2021年,保守收入CAGR为43.47%,净利润 CAGR为77.65%(2021年收入和净利基于我们的盈利预测),远高于行业平均水平。同时,未 来产能扩张周期短,产能制约因素小;④营销策略调整效果凸显。经销商利益与各类产品销 售直接挂钩,保证公司四大类产品可同步放量。

报告节选:

(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

精选报告来源:【未来智库官网】。

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