铝型材挤压模具专题分析报告

铝型材挤压模具专题分析报告

华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室基于应用的科研成果航空发动机复杂零部件热等静压整体近净成形技术研究、环类零件精密轧制关键技术与装备、选择性激光烧结成形装备与工艺、高性能低成本细晶粒无钴金属陶瓷制备技术等项目，获得国家科技进步奖、国家发明奖二等奖。十三五期间，模具支撑航空航天领域的零件制造，并已具有一定的规模。尤其是在国家战略产品航天服的研制方面，2017年完成了神舟十一号与天宫二号交会对接航天服面窗模具和产品的研制与生产，这种服务于高低温环境下的高抗冲击性能、恶劣环境下的防辐射能力和高光谱透过率等特殊功能用航天模具，为中国载人航天工程做出了突出贡献，获得中国载人航天工程突出贡献奖。设计、制造各种飞机发动机缸盖、缸体、进气歧管、排气管、凸轮轴等制件的铸造、压铸和锻造模具，以及各种机匣压铸模具；航空发动机叶片锻造模具、减速器部件锻造模具；直九、直十九等各种航空发动机的铝镁合金等系列压铸模具不仅满足了自用，还实现了出口；直升机大型结构件冲压模具与工装，采用注压工艺，具有高强度和高刚度的蜂窝状结构；成形飞机塑料结构件等民用飞机内饰件的塑料模具实现长期稳定供货。发展质量逐渐向好规模以上模具企业都拥有5轴加工中心等精密加工设备，模具的零件化制造、自动化制造都在推进中快速提升，很多模具企业实现了电极加工的自动化单元、NC加工的自动化单元。以下游产业需求为导向的模具产品优化使得产业结构更为合理，模块化、高效化制造已成为企业内生发展动力，模具的技术水平显著提高；模具创新与技术进步突飞猛进，新技术、新材料、新成形的出现带动了模具新结构、新产品，技术创新驱动特征明显；自动化、激光加工、3D验证、逆向工程等技术在模具行业被积极采用，充分显示出模具制造过程集精密加工、计算机技术、智能控制和绿色制造为一体的特征，模具精益制造与一体化制造已进入成熟期，模具制造的全生命流程与互联网深度融合进入了快速发展期。中国部分模具企业的综合竞争力已从跟踪为主转向跟踪和并跑的新阶段，一批模具企业已进入国际制造第一方阵，持续推进技术创新引领，努力提升模具制造产业链的技术水平，加快推进提质增效和品牌建设，积极应对国际形势剧烈波动对中国模具行业造成的冲击，显示出坚实的基础和雄厚的实力。（一）骨干模具企业队伍引领行业发展持续着力培育重点骨干模具企业模具出口重点企业，发挥中国重点模具企业群体的引领作用，推动模具企业转型升级，做强做优。骨干模具企业坚持锐意创新，不断开拓进取，始终走在我国模具行业技术提升和产业升级的前列，他们以不到1%的模具企业数量创造了中国模具销售总额近20%的业绩，充分展示出中国模具中坚力量的实力。（二）开展模具行业企业信用等级评价，促进下游用户行业的融合评价，促进品牌培育十三五期间，持续开展的模具行业企业信用等级评价，培育了企业信用品牌，提升了模具行业企业信用管理水平，促进了模具行业信用体系建设和行业信用体系建设，发挥了行业信用威慑力，促进了行业高质量健康发展。模具企业积极参与模具下游产业的模具评价，融入产业链、价值链。品牌培育着力在推动品牌产品市场占有率和品牌附加值，一批具有国际影响力的企业品牌、模具产品品牌、区域模具集群品牌在国际市场的大潮中应运而生，影响力显著提高，相当一批中国模具已成为中国品牌、世界品牌。（三）模具标准化系统建设工作成绩显著至2019年，制定和修订了包括基础通用标准、方法标准、产品标准在内的国家标准110项、行业标准189项，其中GB/T8845-2017《模具术语》整合了4类模具专业术语，并增加了8类模具专业术语，同时增加了通用术语，清晰了模具分类，健全了各类模具最基础定义性的标准。由中国主导制定的首个模具相关ISO国际标准ISO/DIS21223，Toolsforpressing—Vocabulary《冲模术语》于2019年12月正式发布，实现了中国模具标准国际化的零突破，在国际标准中有了话语权。中国模具工业协会八个类型的团体标准T/CDMIA受国标委管理，同时在国标委标准平台和中国模具工业协会官网发布，在成果类技术、产品转换、企业能力评价、安全、绿色以及学习、竞赛等领域作为模具国家标准和行业标准的补充，完善了我国模具标准体系，促进了标准的创新建设。我国模具企业的运行模式与产业特点（一）我国模具企业当前的四类运行模式一是产品集团投资建立的模具公司（厂、车间），主要为本集团的产品生产和新产品开发服务，大多采用事业部、分公司的方式运行；二是具有明确细分市场定位（如汽车零部件、橡胶轮胎、电机铁芯、模具标准件等）的中大型模具企业，运行模式包括股份制（含上市公司）、独资企业等；三是以模具细分领域（如精密注塑模、多工位级进冲模、金属型材挤压模、塑料挤出模、检具、夹具等）定位的中小型模具企业，运行模式包括合资、独资、个体等；四是以协议制造（代工）、委托加工为主的小型模具及零部件加工企业，运行方式灵活多样，如合伙、家庭、个体等。运行模式的不同，决定着企业在经营管理和发展战略制定中关注点存在差异，第一类企业主要关注如何提高模具设计制造技术水平和制造能力，满足集团产品生产和竞争力提高；第二类企业重点关注所在细分市场的变化和竞争对手的实力消长，需要在投资管理、经营管理、技术创新、人才发展、品牌建设等方面不断进行全方位提升，以保持企业的竞争优势，是我国模具制造业的骨干；第三类模具企业以在技术、设备、人力方面做专做精的细分领域为主要关注点，在市场方面大多着眼全球并积极跟踪新兴产业和模具成形新技术的发展，利用自身形成的细分领域专、精优势，在补足第一、第二类企业能力间隙的同时，及时发现并快速抢占新的模具市场，是推动我国模具行业由大转强的生力军；第四类企业主要关注所在模具产业集聚区专业模具企业发展对社会加工能力的需求，与委托企业（群体）建立互信互补的合作关系，成为模具制造生态圈中的一部分。以上各类企业会随模具企业的发展进行转换。（二）技术密集、资金密集的产业特征明显当前，模具生产过程集精密制造、计算机技术、智能控制为一体，成形材料、模具材料的性能分析，模具设计、加工工艺、模拟分析的模块化、智能化，制造设备智能化应用，高精化水平、检测与质量管控等综合技术的把握成为企业的核心竞争力。同时，模具服役时，安装在精密成形工艺装备（如：自动冲压线、注塑机产线、压铸机产线）上，可实施温度、压力智能控制的智能化模具已成为主流。以上所体现出的技术密集、技术交叉集成，使得模具制造与模具产品都具有高技术的特征。而我国在基础算法、数学模型等基础软技术方面受制于人，在软件价格方面没有话语权，这些都使得模具产业的技术弱势问题突出。资金密集体现在：对模具设计、制造软件要求极高、依赖性极强，同时，模具制造大多是针对特定用户产品的个性化生产，因此生产周期较长，导致均衡生产和企业管理难度大；活化劳动占比高，人工成本年年攀升的特性更加明显；同时，一次性投入大、关键精密设备附加值高、价格昂贵、资金周转周期长、增值税税负重、企业资金积累慢，而且投资回收期长。（三）模具本身的创新，也为下游用户产业的工艺创新、产品创新等产业链系统化创新提供了支撑模具自身就是创新型的个性化成形专用技术装备，通过多工序、多组分、多型腔的集成实现模具产品的设计、工艺创新；模具还是创新的载体，是终端产业创新改善的实现手段，终端产品零件的创新很大程度是由模具完成；模具也是成形自动化、智能化的核心功能载体。所以，模具服务于下游零件成形制造的全过程，不仅仅为下游客户带来工艺保障，还有效提高了下游客户的资源效率、运营效率、研发效率，是其效能创新的重要方面。价值链逐步向中高端推进十二五之前，我国专业模具制造企业（除少数产品集团的模具公司、分厂、车间外）由于能力和机会所限，较少参与终端产品的开发，主要是根据用户提供的图纸或数据模型、样件等进行模具的设计和加工，长期处于模具设计制造价值链的中低端。十三五以来，随着终端用户为了控制新品开发周期，与模具企业联合研发、实时修改零件成形方案的协同制造模式，在我国骨干模具企业中普遍采用。随着我国模具企业协同创新意识的增强和模具设计制造技术能力的提高，特别是产业链延伸范围的扩大，使得模具企业参与用户产品开发的市场环境改善，推动了骨干模具企业由提供模具产品向提供模具产品与成形技术服务的集成供应商角色转变，加快了我国模具设计制造价值链迈向中高端的步伐。铝型材挤压配套设备行业概况机械制造业的发展水平是衡量国家工业化程度的主要标准之一，机械设备的生产能力直接决定了一国工业水平的高低。为实现我国经济转型升级，保障工业4．0的顺利推进，必须要有强大的工业机械产业作为支撑。金属加工机械是工业机械的重要分支，一般分为金属切削设备和金属成形设备。近三年来，我国金属成形设备产量基本保持稳定。根据国家统计局数据，2018年和2019年全年金属成形设备产量分别为23．0万台和23．4万台；由于受到年初疫情的影响，制造业开工率下降，导致2020年中国金属成形设备累计产量略有下降为20．2万台；2021年，中国金属成形设备产量回升至21万台。未来，预计随着疫情形势的缓和，制造业开工率的回升，金属成形设备设备产量会逐渐恢复到正常生产水平。企业更加注重质量、效益的提升鉴于在数字化模具设计、加工中，在线视觉、影像数据采集检测技术的普及应用和模具产能总体出现高端不足、中低端轻度过剩的现状，十三五期间，我国模具企业的发展关注重点开始从产能扩张转向质量、效益提升。其中质量的概念由单纯的产品制造质量扩展到包括模具制件成形前端研发、模具成形产线、模具维护的制造体系的全面建设，使得终端用户评价、行业评价等质量评价体系认可程度逐年升高。效益提升则包括了生产效率提高、生产成本控制、经济效益和社会效益并重的提升。模具产业与模具市场需求的依存关联度极高，随着模具用户行业的需求越来越严苛，倒逼我国模具产业技术进步、管理提升、服务细化，呈现出强劲、持续的高质量发展态势。发展目标综合未来模具产业链发展需求和条件，继续保持模具工业高于机械行业一般水平；力争在十四五末，我国模具工业在质量效益提升的基础上实现更为可控、更有活力、更高水平的发展；创新能力显著增强，逐步扭转模具设计、分析软件受制于人的局面；产业结构更加优化，产业布局更加良好，产业基础高级化、产业链现代化水平明显提高，在全球价值链中的地位稳步提升。模具行业竞争格局国际竞争方面，国内铝型材挤压模具及挤压配套设备的生产起步相对较晚，而欧美发达国家技术领先程度较高，持续性研发投入大，工艺设计理念先进，生产的信息化自动化程度高，制造的产品在使用寿命、稳定性、可靠性、精度等方面具有明显优势。但在另一方面，由于人工成本、劳资关系、市场需求等因素影响，国外企业在运营效率方面存在一定劣势。随着国内经济的持续健康发展、基础设施投入的不断加大，下游应用领域的丰富及产品需求的不断增长为国内企业提供了庞大的市场基础，为持续加大研发投入和工艺改进提供了保障。总体上，国内企业与国外企业的差距不断缩小。国内竞争方面，在铝型材挤压模具、挤压配套设备及精密机械零部件领域，企业数量众多且分散，市场集中度低。大部分企业规模较小、技术水平和装备水平较低，受人才、技术、工艺、资金、客户资源等因素的制约，其低端产品同质化明显，高端产品及新产品开发能力不足，产品质量总体稳定性不足、品种结构较单一、一站式配套服务能力弱，从而无法形成品牌竞争力。与此同时，国内少数领先企业生产规模较大，不断提高生产装备柔性化、自动化程度，持续加强研发投入，延伸一站式配套服务，在中高端应用市场竞争优势突出，市场份额日益向该等领先企业集中。创新发展不断增强十三五以来，模具行业创新驱动发展取得显著效果，其中突出的进步是企业作为技术创新主体的能力不断提高，在国家强基工程的引导和市场需求的拉动下，以企业为主体承担工信部强基工程、智能化标准化项目、国家重点研发计划项目模具高效清洁热处理技术示范应用等国家级项目20余项；以企业为主体，与科研院所共同推进的技术创新队伍，承担了大量国家、地方和企业自身的研发项目，掌握了以高强板热成形模具、大型压铸模具、微发泡注塑模具等为代表的汽车轻量化制造技术所需要的新型模具和以高速多工位级进冲压模具、多料多色、叠层模具、一模多穴多腔高效注塑模具等为代表的高效、复合、高水平、多功能先进模具的设计制造技术，绝大多数模具类型的主要技术指标达到或接近国际先进水平，应用逐渐成熟；一批具有自主知识产权的高水平模具实现了技术和规模的双重突破；部分关键轻量化模具问题突破，市场供应大为缓解。（一）专利水平等技术成果进步明显十三五期间，总体看技术创新明显。我国模具专利总数超过20万项，其中发明专利总数超过3万项。十二五期间模具行业授权专利超过10万项，其中发明专利占比8．88%，十三五发明专利占比提高到的15%，整体技术创新进步明显。国外发明专利实现零的突破，其中汽车模具水平提升成绩显著，35%的专利、50%的省部级及以上的获奖成果与汽车模具有关，电子模具也从专利看到技术能力大为增强。2017~2019年，中国模具工业协会推荐、获得国家知识产权局第十九届第二十一届中国专利优秀奖的模具专利13项，涵盖了设有瓶口槽的瓶胚模具、带限位功能的折弯模具、汽车调节器模具型芯制造方法、汽车变速箱压铸模的多点进料流道结构、活动顶针式排气模具的模具创新型结构；也涵盖了深孔钻编程方法及系统、光纤束的成形设备及其成形方法等创新技术与方法，也显示出在板材充液成形液压机、油缸总成和设有该油缸总成的液压成形设备等的产业链技术创新。（二）协同创新意识增强，产学研融合进步明显，科技成果不断涌现产学研创新机制不断完善，企业从单纯以生产、验证的角色参与大专院校、科研机构承担的科研项目，正在发展为与大学、科研机构合作建设分中心分所院士工作站博士后工作站重点实验室等技术创新机构，并以这些建立在企业的技术创新机构共同承担行业及国外的研制项目，不仅加快了企业模具新技术、新产品的研发和应用，而且提高了企业技术队伍的素质和企业管理水平。上下游协同创新初见成效，模具工程突前，产品设计同步模具开发，模具成形工艺及成形设备工程调试与模具的服役、维护一体化。因此要不断提高模具的技术先进性和制造经济性，需要模具上下游产业间的密切合作和协同创新。十二五以来，一些模具细分行业领军企业尝试以产业技术创新联盟产业联盟网络平台等新机制推进所在领域上下游间的资源共享和协同创新，已经显现出明显的效果。华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室基于应用的科研成果航空发动机复杂零部件热等静压整体近净成形技术研究、环类零件精密轧制关键技术与装备、选择性激光烧结成形装备与工艺、高性能低成本细晶粒无钴金属陶瓷制备技术等项目，获得国家科技进步奖、国家发明奖二等奖。上海交通大学模具计算机辅助设计国家工程研究中心将现代塑性成形与模具技术和数字化制造技术有效结合，面向国家需求和行业需要，在板料冷热冲压与柔性渐进成形技术、冷温热精密体积成形及其模具技术、极端制造热成形控形控性技术、碳纤维复材成形与高聚物注塑成形、模具智能设计、多学科数值仿真及结构与工艺的设计优化等方面开展相关基础理论研究、行业共性关键技术开发、技术转移和行业人才培养。获得国家科技进步二等奖、国防科技进步一等奖、省部级科技进步特等奖等。（三）数字化设计技术、制造装备应用水平普遍提升规上模具企业在模具设计制造中CAD技术的采用率达到95%左右，CAD/CAM（编程）一体化技术采用率达到85%左右；CAD/CAM/CAE一体化技术总体采用率达到70%。目前，我国模具行业使用的自主知识产权的设计软件的应用率有了较大提高，达到15%左右（包括软件公司和企业开发的专用软件）。数控加工、检测新技术的应用接近国际先进水平。关键工序的数控（NC、CNC）加工技术的应用在达到95%的基础上，高速切削技术、激光加工技术、3D打印技术等模具加工新技术的应用水平接近（达到）国际先进水平；模具及其零部件的自动化加工技术、模具热处理及表面强化技术的研发和应用，正在为我国模具行业的提质增效发挥促进作用。（四）承担国家强基工程项目结硕果华富（嘉华）电子科技公司制造的冲压模具达到4亿次寿命、刃磨600万次，一模多出；注塑模具嵌入式成形、微注塑成形均属业内领先，其模具技术从结构设计、工艺仿真、零件加工工艺和模具性能有了质的提高，模具精度、耐久性领先于同行，获得强基工程项目支持。模具行业很多龙头企业也具备类似的技术能力，行业水平普遍提高，已与国际一流技术水平相当。创新催生模具产业新的发展动能（一）新一轮科技革命与产业变革深入发展抓住以新一代信息技术和人工智能技术为代表的新一轮科技革命，深入融合模具产业发展的重大机遇，在传统制造业大量应用数字化技术、信息技术、新材料更新、新工艺替代的变革中，以模具工业的生产方式更加高效、高精，模具成形更加智能、复合，促进全球化模具市场资源配置优化，为模具产业的高质量发展注入新的动力和活力。以绿色、智能、高效为特征的重大技术变革，产品迭代速度不断加快，对模具几乎都是挑战性的要求，也是跨越性的促进。在新技术的推动下，装备高精、技术进步、资本密集投入、劳动力成本攀升等生产要素的变化给模具企业的发展也带来了考验。各经济环节的巨大变革，制造业生产制造方式、组织形态、商业模式和技术创新路径发生显著变化，对模具行业也是机遇；电子商务、智能制造、共享制造等新模式、新业态不断形成并迅速发展，极大地提高了生产效率和经济效益，为模具产业的优化、升级注入新动能。（二）融合发