3C產業產品數控加工調研報告

張倫玠 黃柳紅 王寅飛

(①廣東技術師范學院，廣東 廣州 510635；②廣東省機械研究所，廣東 廣州 510635)

3C產業產品數控加工調研報告

張倫玠①黃柳紅①王寅飛②

(①廣東技術師范學院，廣東 廣州 510635；②廣東省機械研究所，廣東 廣州 510635)

3C產業是數字時代的產物，產品深入千家萬戶，人人皆用。其制造鏈中的數控加工具有規模龐大，技術先進，柔性要求高等特點，通過實際調研3C產業數控加工企業，分析這一產業的數控加工現狀和規律，為傳統制造業的轉移升級提供一些分析案例。

3C產業；數控加工；技術調研

3C(computer，communication,consumer electronic)產業產品所涵蓋的范圍相當廣，包括筆記本電腦、計算機硬件及周邊設備、無線通訊設備、用戶終端設備、交換設備、傳輸設備、移動電話及電信產品、數碼相機、PDA等各種數字化的商品，3C產業產品具有產量大、生命周期短、成本持續降低及彈性的全球運籌等特性，3C產業隨著數字時代的腳步，漸漸發展為世界性的新興科技產業，是目前發展最迅速，變動最頻繁的一種產業。技術創新、產品創新以及商業模式的創新始終伴隨著3C產業產品的發展。

以智能終端為代表的電子產品，將持續以性能提升發展主線，然而，外觀工業設計方面則將在質感及美觀上給用戶以新的體驗，由內部性能器件提升正朝著向外觀創新的趨勢，成為下一階段的主流，這與手表生產、制造和消費的歷程發生的功能轉變規律非常相似。金屬機殼，則將代表著外觀創新的一大重要方向，逐漸形成規模應用之勢，其產業投資機遇已經到來。2014-2015年是精密金屬結構件的投資高峰期，據旭日移動終端產業研究所的不完全統計，行業并購案例總金額接近80億元人民幣，涉及上市公司名單有匯冠股份、星星科技、勁勝精密、江粉磁材、勝利精密、碩貝德、東山精密、長盈精密、勁勝精密、銀禧科技以及大富科技，其中勁勝精密24億元收購CNC廠商創世紀，創下了新的投資記錄。

技術革新日新月異，電子科技產品發展非常強勢，往往剛推出來的產品，不到幾個月，就有更先進的產品推出。3C產品種類很多，需求領域也很多，預計未來產品市場需求規模將進一步擴大。圖1是《2014-2018年中國3C市場分析調研報告》中對3C行業市場規模預測。

以手機外殼為例，自2013年iPhone5手機采用全鎂鋁合金制造金屬外殼以來，2015年國內品牌形成大規模采用金屬機殼之勢。目前智能機的多核大屏化已接近極限，必然謀求外觀差異化，根據形勢判斷，2017年之前的iPhone都會保留金屬結構，預計2017年全球智能終端金屬件市場183億美元，復合增速20%。據市調機構TrendForce最新報告，2015年全球智能手機出貨量為12.93億部，年增長10.3%。中國大陸的手機品牌出貨量高達5.39億部，同比增長20%，占全球比重超過四成，占據全球前十大手機品牌中的七個位置。

這一成績凸顯了中國品牌廠商在2015年向全球攻城略地態勢，當中增長最快的是華為手機，2015年智能手機全球的出貨量達到1.08億部，其增長率高達44%，是全球手機銷量的平均增長率10.3%的四倍，也超過國產手機品牌的平均增長率，也是國產手機品牌中第一個突破1億部銷量的，穩坐全球第三、中國第一的寶座，而小米的出貨量也超過了7 000萬部。

另外TrendForce數據顯示，中國手機品牌出貨總和達5.39億部，接近三星和蘋果總和的5.47億部，并預計2016年中國手機品牌出貨量將超越三星和蘋果總和，華為、小米、OPPO及VIVO都在2015年大規模采用金屬外殼。

根據非正式統計，僅2015年國內手機外殼20家制造廠數控機床的數量就達20萬臺以上，如表1。

表1 國內手機外殼二十家制造廠數控機床的數量統計表

序號手機外殼制造廠商(簡稱)數控機床數量/臺1富士康1000002可成200003比亞迪190004米亞(聯豐集團)110005無錫捷普100006長盈精密100007恒信90008崇州捷普50009錢大五金制品廠450010勁勝300011領勝250012宜安科技200013華茂200014通達集團150015天馳集團136516捷榮100017珠海光寶80018興科集團50019中泰集團0020國茂150合計203815

除此以外，國內手機外殼制造廠還有及成集團、百匯、譽銘新、聯懋集、新聲集、鴻益進集團、夢之坊集團、聯振塑膠、古菘集團、晟銘電子、湘將鑫、四賢、聯振、大富、鑫王牌、生利、富萊駿、攀升、可成、領勝、日騰、澤臺、黃河精密、建富、赫比、領勝、富誠達、國泰、豐采、綠點、東方亮彩、富蘭德等。保守估計國內手機外殼制造廠數控機床擁有量在25萬臺以上，如以東莞勁勝精密組件股份有限公司加工現場的調研數據(一人同時操作10臺數控機床)為參考，僅現場操作數控機床的工人就達25 000人以上。

1 3C產品數控加工企業技術調研分析

筆者從2015年5月～11月共調研企業13家，合計員工人數25 833人，據不完全統計注冊資金3.384億元，產值3.857 0億元，以下從這些企業現狀的多個視角進行數據分析。

1.1 加工對象

這些企業的3C產業生產對象和產品如圖2所示，其中手機和平板電腦的產品份額超過一半，這也符合目前市場存在的實際情況。

1.2 設備數量及增長幅度

調研企業擁有的加工中心總臺數為73 879臺，其中國外加工中心51 586臺，國產加工中心19 478臺，港臺加工中心979臺。從圖3可見，3C產品數控加工的機床增長幅度強勁，特別是2015年，國產加工中心的增長幅度超過國外機床。

1.3 數控系統配置情況

如圖4所示，日本FANUC一家獨大，MITSUBISHI次之，德國SIEMENS第三，中國華中第四。隨著國產數控系統的性能和速度的提升，會有越來越多的企業選擇性價比優異的華中系統，未來幾年國產數控系統的數量很有可能躍居次席。

1.4 企業信息化狀況

圖5顯示所調研的企業雖然在計算機集成制造系統CIMS、并行工程Concurrent Engineering、重組工程Reengineering和柔性生產FP方面尚未應用，應用最為廣泛的是辦公自動化OA，全面質量管理TQC、精簡生產LP和企業資源計劃ERP的應用占有一定比例，甚至準時生產JIT和制造資源計劃MRP-Ⅱ也有應用。由此可見，3C產業的數控加工企業的信息化水平較高，以滿足3C產品更新快、批量大、質量要求高以及競爭激烈的現狀。

1.5 CAD/CAM軟件應用情況

3C產業的數控加工廣泛應用CAD/CAM技術，從圖6可見，其軟件以UG和MASTERCAM兩家平分秋色，占據約八成份額，次之是PRO/E和CIMATRON，剩下的國產CAXA和國外的CATIA、SOLIDWORKS份額相當。

表2 3C產業產品數控加工工序卡

零件名稱工序號材料程序編號使用設備型號數控系統夾具名稱車間手機中框CNC1-1鋁合金O1000T-500華中數控218一車間工步號工步內容刀具號刀具規格轉速n/(r/min)進給量f/(mm/r)背吃刀量ap/mm備注1輪廓銑16mm立銑刀1000030000.52輪廓精銑26mm立銑刀1500030000.23銑槽34mmT型刀1500015000.54銑平面44mmT型刀120006000.55銑圓弧54mmT型刀1500015000.36圓弧精銑66mmT型刀1200030000.27圓弧精銑74mmT型刀1500020000.18銑倒角84mm倒角刀1500030000.59銑平面93mm鋁用銑刀1500020000.510銑平面101.5mm立銑刀1500020000.311銑槽110.9mm立銑刀150008000.512銑孔122mm銑刀120008000.8編制審核批準共1頁第1頁

2 3C產品數控加工案例分析

以某品牌手機中框的一夾工序為例，表2為其工序卡。從表中的內容來看，一夾工序共有12道工步，基本以二維輪廓加工(包括鉆孔、倒角)為主，輪廓精加工和平面加工基本采用高速加工，轉速在12 000～15 000 r/min、進給量在2 000～3 000 mm/min之間。刀具使用超硬鎢鋼材質銑刀、專用銑刀(鋁用銑刀)及成型銑刀(倒角刀、T型銑刀)三種。刀具選取時主要考慮鋁合金硬度和塑性特點，其加工時粘刀問題較突出、排屑性能較差導致影響加工表面質量及因為粘刀、排屑等問題導致刀具磨損加快的問題。

2.1 加工尺寸精度要求

定位尺寸基本在±0.02～±0.03 mm，裝配尺寸大部分在±0.05 mm。

2.2 零件的表面粗糙度

產品表面粗糙度為Ra1.6 μm(后續還有高光加工、陽極氧化等表面處理)。外觀檢驗按照艾恩特外觀檢驗基準要求(注：這個估計是客戶內部的檢驗要求)。

2.3 工藝

表2為鋁合金壓鑄來料CNC1-1中的工序卡，加工位置基本為加工孔位、槽位及階梯面及局部輪廓，因是壓鑄件加工余量不多，基本上每個位置都是粗加工(或半精加工)和精加工，局部加工余量小的位置直接精加工。

2.4 裝夾

根據加工工件設計專用夾具，夾具設計時需考慮加工效率、定位基準、加工基準、刀具運動碰撞、振動、變形等多方面的因素。

2.5 設備

T-500數控鉆攻中心配備國產華中數控HNC-818AM控制系統，其優異表現見表3；另配三菱超小慣量主軸電動機其主軸轉速從0加速到15 000 r/min只要0.8 s，可大幅提升主軸響應時間和縮短在剛性攻牙過程中所須配合大量加減速動作的反應時間；同時大馬力三軸伺服提供最快的加減速時間，可大幅縮短加工時間。

表3 數控系統性能對比

數控系統表面質量(表面粗糙度)尺寸精度+0.03～-0.04mm合格產品加工時間備注日本某品牌合格達標,無超差15min33s機械刀庫臺灣某品牌合格偶爾超差15min29s伺服刀庫國產華中數控合格達標,無超差14min49s機械刀庫

2.6 生產管理和質量控制

有完整的產品質量檢驗規范和檢測手段，比如內部RoHS檢測計劃、工具顯微鏡、三坐標測量儀等檢測儀器和設備；完善的各檢驗階段控制：進料檢驗、首件檢測、制程檢驗、入庫檢驗、出貨檢驗、尾件檢驗。

3 調研企業的愿望

(1)數控機床以其高精度、高效率、高性能、高柔韌性等優勢取代了普通機床，且能滿足各種零件的加工，能夠縮短產品的開發周期。希望機床的精度高，以適應生產零件公差小精度高的產品，作業員操作方便、輕松、精度高及產能高。

(2)生產自動化。國家提倡以機械化、自動化的研發重點來降低企業用人成本?，F在還處于發展起步的階段，還處于半自動半人工操作，未完全達到自動化、智能化的管理與應用。希望這幾年會有相應的配套設施以及配套的服務與應用產生為重復加工相同產品提供特定的技術支持與服務；實行工件裝夾環節的機器換人；以金屬手機外殼攻鉆加工環節為主要試點，引入國產先進數控系統、機器人等制造裝備，提高設備整體自動化程度，縮短加工時間；通過智能制造系統的深化應用，進一步提升信息化、智能化、協同化水平；建立適合3C行業金屬加工制造模式的智能制造系統，提高生產效率，改善產品質量，降低制造成本；利用機械手輔助生產、研發定制非標設備，結合自動化生產建成柔性生產線。全面推廣智能工廠。

(3)逐步應用國產數控系統。

(4)全制造過程數據透明化。

(5)利用智能物流配送網絡。

(6)建設行業制造平臺。

4 結語

3C產業產品數控加工來勢兇猛，其產業擴張程度可謂罕見，其主要設備數控鉆攻中心幾年迅速增長至幾十萬臺，產品規模以億為計，這樣大規模相對單一的產品數控加工在數控加工技術發展史上是空前的。面對這樣的市場需求，社會普遍反應遲緩，企業則各顯神通接單交貨，特別是2015年國產手機的翻身仗很大程度上靠3C產業產品數控企業的支持。然而，隨著市場的不斷變化，許多因素將影響國產手機的進一步擴張，人才培養和自動化就是兩個重要因素。當然，人才培養是根本，而滿足一線操作崗位的另一條出路在于自動化，這從調研企業普遍想引入機械手、自動線等可見一斑。值得欣喜的是國產數控機床和系統正在快速增長，企業也希望使用國產數控機床和系統，這可以看到中國制造的希望。

由于這個產業發展時間短，增長迅猛，競爭激烈，企業間相對防范和封鎖嚴重，致使調研工作遇上不少困難，調研面有些窄，有些數據不夠全面，甚至還有所殘缺，可能給分析研究的精準帶來誤差，但從這些企業的數據分析研究結果來看基本符合許多先前的定性假設，希望研究結論能夠進一步深化，推動職業院校抓住這一產業發展千載難逢的機遇，實施專業的升級轉型，從而有力地支撐產業的快速健康地發展。

[1] 北京尚普信息咨詢有限公司.2014～2018年中國3C市場分析調研報告[R].中國產業投資網.

[2]任東瀾.基于華中數控系統的手機外殼模型加工設計研究[J].機械工程與自動化,2010(6):196-197.

[3]梅峰.華中數控實現技術突破發力3C制造業[J].金屬加工：冷加工,2015(12):16-18.

[3]金江.基于CAD_CAM的手機外殼數控加工[J].重慶文理學院學報：自然科學版，2009(4)：20-23.

如果您想發表對本文的看法，請將文章編號填入讀者意見調查表中的相應位置。

A research report of NC processing of 3C industry products

ZHANG Lunjie①, HUANG Liuhong①, WANG Yinfei②

(①Guangdong Polytechnic Normal University, Guangzhou 510635,CHN; ②Guangdong Machinary Research Institute, Guangzhou 510635, CHN)

3C(computer，communication,consumer electronic)industry is the product of the digital age, going into thousands upon thousands of households and becoming ubiquitous. The numerical control(NC) processing of the manufacturing chain has the following characteristics: large scale, advanced technology, flexible requirements. This article strives to actual investigation in 3C industry NC processing enterprises, and analyzes the current situation and regularity of the NC processing. Additionally, we provide some analyzed cases for the transformation and upgrading of traditional manufacturing industry.

3C industry; NC processing; technical investigation

TG659

B

10.19287/j.cnki.1005-2402.2016.09.004

張倫玠，男，1959年生，碩士研究生，教授，高級工程師，研究方向為數控技術應用。

?藝) (

2016-06-14)

160909