張倫玠 黃柳紅 王寅飛

(①廣東技術(shù)師范學(xué)院，廣東 廣州 510635；②廣東省機(jī)械研究所，廣東 廣州 510635)

3C產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品數(shù)控加工調(diào)研報(bào)告

張倫玠①黃柳紅①王寅飛②

(①廣東技術(shù)師范學(xué)院，廣東 廣州 510635；②廣東省機(jī)械研究所，廣東 廣州 510635)

3C產(chǎn)業(yè)是數(shù)字時(shí)代的產(chǎn)物，產(chǎn)品深入千家萬戶，人人皆用。其制造鏈中的數(shù)控加工具有規(guī)模龐大，技術(shù)先進(jìn)，柔性要求高等特點(diǎn)，通過實(shí)際調(diào)研3C產(chǎn)業(yè)數(shù)控加工企業(yè)，分析這一產(chǎn)業(yè)的數(shù)控加工現(xiàn)狀和規(guī)律，為傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)移升級提供一些分析案例。

3C產(chǎn)業(yè)；數(shù)控加工；技術(shù)調(diào)研

3C(computer，communication,consumer electronic)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品所涵蓋的范圍相當(dāng)廣，包括筆記本電腦、計(jì)算機(jī)硬件及周邊設(shè)備、無線通訊設(shè)備、用戶終端設(shè)備、交換設(shè)備、傳輸設(shè)備、移動電話及電信產(chǎn)品、數(shù)碼相機(jī)、PDA等各種數(shù)字化的商品，3C產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品具有產(chǎn)量大、生命周期短、成本持續(xù)降低及彈性的全球運(yùn)籌等特性，3C產(chǎn)業(yè)隨著數(shù)字時(shí)代的腳步，漸漸發(fā)展為世界性的新興科技產(chǎn)業(yè)，是目前發(fā)展最迅速，變動最頻繁的一種產(chǎn)業(yè)。技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新以及商業(yè)模式的創(chuàng)新始終伴隨著3C產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展。

以智能終端為代表的電子產(chǎn)品，將持續(xù)以性能提升發(fā)展主線，然而，外觀工業(yè)設(shè)計(jì)方面則將在質(zhì)感及美觀上給用戶以新的體驗(yàn)，由內(nèi)部性能器件提升正朝著向外觀創(chuàng)新的趨勢，成為下一階段的主流，這與手表生產(chǎn)、制造和消費(fèi)的歷程發(fā)生的功能轉(zhuǎn)變規(guī)律非常相似。金屬機(jī)殼，則將代表著外觀創(chuàng)新的一大重要方向，逐漸形成規(guī)模應(yīng)用之勢，其產(chǎn)業(yè)投資機(jī)遇已經(jīng)到來。2014-2015年是精密金屬結(jié)構(gòu)件的投資高峰期，據(jù)旭日移動終端產(chǎn)業(yè)研究所的不完全統(tǒng)計(jì)，行業(yè)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(chuàng)世紀(jì)，創(chuàng)下了新的投資記錄。

技術(shù)革新日新月異，電子科技產(chǎn)品發(fā)展非常強(qiáng)勢，往往剛推出來的產(chǎn)品，不到幾個(gè)月，就有更先進(jìn)的產(chǎn)品推出。3C產(chǎn)品種類很多，需求領(lǐng)域也很多，預(yù)計(jì)未來產(chǎn)品市場需求規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大。圖1是《2014-2018年中國3C市場分析調(diào)研報(bào)告》中對3C行業(yè)市場規(guī)模預(yù)測。

以手機(jī)外殼為例，自2013年iPhone5手機(jī)采用全鎂鋁合金制造金屬外殼以來，2015年國內(nèi)品牌形成大規(guī)模采用金屬機(jī)殼之勢。目前智能機(jī)的多核大屏化已接近極限，必然謀求外觀差異化，根據(jù)形勢判斷，2017年之前的iPhone都會保留金屬結(jié)構(gòu)，預(yù)計(jì)2017年全球智能終端金屬件市場183億美元，復(fù)合增速20%。據(jù)市調(diào)機(jī)構(gòu)TrendForce最新報(bào)告，2015年全球智能手機(jī)出貨量為12.93億部，年增長10.3%。中國大陸的手機(jī)品牌出貨量高達(dá)5.39億部，同比增長20%，占全球比重超過四成，占據(jù)全球前十大手機(jī)品牌中的七個(gè)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(tài)勢，當(dāng)中增長最快的是華為手機(jī)，2015年智能手機(jī)全球的出貨量達(dá)到1.08億部，其增長率高達(dá)44%，是全球手機(jī)銷量的平均增長率10.3%的四倍，也超過國產(chǎn)手機(jī)品牌的平均增長率，也是國產(chǎn)手機(jī)品牌中第一個(gè)突破1億部銷量的，穩(wěn)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(shù)據(jù)顯示，中國手機(jī)品牌出貨總和達(dá)5.39億部，接近三星和蘋果總和的5.47億部，并預(yù)計(jì)2016年中國手機(jī)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(guī)模采用金屬外殼。

根據(jù)非正式統(tǒng)計(jì)，僅2015年國內(nèi)手機(jī)外殼20家制造廠數(shù)控機(jī)床的數(shù)量就達(dá)20萬臺以上，如表1。

表1 國內(nèi)手機(jī)外殼二十家制造廠數(shù)控機(jī)床的數(shù)量統(tǒng)計(jì)表

序號手機(jī)外殼制造廠商(簡稱)數(shù)控機(jī)床數(shù)量/臺1富士康1000002可成200003比亞迪190004米亞(聯(lián)豐集團(tuán))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(lǐng)勝250012宜安科技200013華茂200014通達(dá)集團(tuán)150015天馳集團(tuán)136516捷榮100017珠海光寶80018興科集團(tuán)50019中泰集團(tuán)0020國茂150合計(jì)203815

除此以外，國內(nèi)手機(jī)外殼制造廠還有及成集團(tuán)、百匯、譽(yù)銘新、聯(lián)懋集、新聲集、鴻益進(jìn)集團(tuán)、夢之坊集團(tuán)、聯(lián)振塑膠、古菘集團(tuán)、晟銘電子、湘將鑫、四賢、聯(lián)振、大富、鑫王牌、生利、富萊駿、攀升、可成、領(lǐng)勝、日騰、澤臺、黃河精密、建富、赫比、領(lǐng)勝、富誠達(dá)、國泰、豐采、綠點(diǎn)、東方亮彩、富蘭德等。保守估計(jì)國內(nèi)手機(jī)外殼制造廠數(shù)控機(jī)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(xiàn)場的調(diào)研數(shù)據(jù)(一人同時(shí)操作10臺數(shù)控機(jī)床)為參考，僅現(xiàn)場操作數(shù)控機(jī)床的工人就達(dá)25 000人以上。

1 3C產(chǎn)品數(shù)控加工企業(yè)技術(shù)調(diào)研分析

筆者從2015年5月～11月共調(diào)研企業(yè)13家，合計(jì)員工人數(shù)25 833人，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)注冊資金3.384億元，產(chǎn)值3.857 0億元，以下從這些企業(yè)現(xiàn)狀的多個(gè)視角進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

1.1 加工對象

這些企業(yè)的3C產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)對象和產(chǎn)品如圖2所示，其中手機(jī)和平板電腦的產(chǎn)品份額超過一半，這也符合目前市場存在的實(shí)際情況。

1.2 設(shè)備數(shù)量及增長幅度

調(diào)研企業(yè)擁有的加工中心總臺數(shù)為73 879臺，其中國外加工中心51 586臺，國產(chǎn)加工中心19 478臺，港臺加工中心979臺。從圖3可見，3C產(chǎn)品數(shù)控加工的機(jī)床增長幅度強(qiáng)勁，特別是2015年，國產(chǎn)加工中心的增長幅度超過國外機(jī)床。

1.3 數(shù)控系統(tǒng)配置情況

如圖4所示，日本FANUC一家獨(dú)大，MITSUBISHI次之，德國SIEMENS第三，中國華中第四。隨著國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的性能和速度的提升，會有越來越多的企業(yè)選擇性價(jià)比優(yōu)異的華中系統(tǒng)，未來幾年國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)量很有可能躍居次席。

1.4 企業(yè)信息化狀況

圖5顯示所調(diào)研的企業(yè)雖然在計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS、并行工程Concurrent Engineering、重組工程Reengineering和柔性生產(chǎn)FP方面尚未應(yīng)用，應(yīng)用最為廣泛的是辦公自動化OA，全面質(zhì)量管理TQC、精簡生產(chǎn)LP和企業(yè)資源計(jì)劃ERP的應(yīng)用占有一定比例，甚至準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)JIT和制造資源計(jì)劃MRP-Ⅱ也有應(yīng)用。由此可見，3C產(chǎn)業(yè)的數(shù)控加工企業(yè)的信息化水平較高，以滿足3C產(chǎn)品更新快、批量大、質(zhì)量要求高以及競爭激烈的現(xiàn)狀。

1.5 CAD/CAM軟件應(yīng)用情況

3C產(chǎn)業(yè)的數(shù)控加工廣泛應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)，從圖6可見，其軟件以UG和MASTERCAM兩家平分秋色，占據(jù)約八成份額，次之是PRO/E和CIMATRON，剩下的國產(chǎn)CAXA和國外的CATIA、SOLIDWORKS份額相當(dāng)。

表2 3C產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品數(shù)控加工工序卡

零件名稱工序號材料程序編號使用設(shè)備型號數(shù)控系統(tǒng)夾具名稱車間手機(jī)中框CNC1-1鋁合金O1000T-500華中數(shù)控218一車間工步號工步內(nèi)容刀具號刀具規(guī)格轉(zhuǎn)速n/(r/min)進(jìn)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(zhǔn)共1頁第1頁

2 3C產(chǎn)品數(shù)控加工案例分析

以某品牌手機(jī)中框的一夾工序?yàn)槔?為其工序卡。從表中的內(nèi)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(zhuǎn)速在12 000～15 000 r/min、進(jìn)給量在2 000～3 000 mm/min之間。刀具使用超硬鎢鋼材質(zhì)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(shí)主要考慮鋁合金硬度和塑性特點(diǎn)，其加工時(shí)粘刀問題較突出、排屑性能較差導(dǎo)致影響加工表面質(zhì)量及因?yàn)檎车?、排屑等問題導(dǎo)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(chǎn)品表面粗糙度為Ra1.6 μm(后續(xù)還有高光加工、陽極氧化等表面處理)。外觀檢驗(yàn)按照艾恩特外觀檢驗(yàn)基準(zhǔn)要求(注：這個(gè)估計(jì)是客戶內(nèi)部的檢驗(yàn)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(gè)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(jù)加工工件設(shè)計(jì)專用夾具，夾具設(shè)計(jì)時(shí)需考慮加工效率、定位基準(zhǔn)、加工基準(zhǔn)、刀具運(yùn)動碰撞、振動、變形等多方面的因素。

2.5 設(shè)備

T-500數(shù)控鉆攻中心配備國產(chǎn)華中數(shù)控HNC-818AM控制系統(tǒng)，其優(yōu)異表現(xiàn)見表3；另配三菱超小慣量主軸電動機(jī)其主軸轉(zhuǎn)速從0加速到15 000 r/min只要0.8 s，可大幅提升主軸響應(yīng)時(shí)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(yīng)時(shí)間；同時(shí)大馬力三軸伺服提供最快的加減速時(shí)間，可大幅縮短加工時(shí)間。

表3 數(shù)控系統(tǒng)性能對比

數(shù)控系統(tǒng)表面質(zhì)量(表面粗糙度)尺寸精度+0.03～-0.04mm合格產(chǎn)品加工時(shí)間備注日本某品牌合格達(dá)標(biāo),無超差15min33s機(jī)械刀庫臺灣某品牌合格偶爾超差15min29s伺服刀庫國產(chǎn)華中數(shù)控合格達(dá)標(biāo),無超差14min49s機(jī)械刀庫

2.6 生產(chǎn)管理和質(zhì)量控制

有完整的產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)規(guī)范和檢測手段，比如內(nèi)部RoHS檢測計(jì)劃、工具顯微鏡、三坐標(biāo)測量儀等檢測儀器和設(shè)備；完善的各檢驗(yàn)階段控制：進(jìn)料檢驗(yàn)、首件檢測、制程檢驗(yàn)、入庫檢驗(yàn)、出貨檢驗(yàn)、尾件檢驗(yàn)。

3 調(diào)研企業(yè)的愿望

(1)數(shù)控機(jī)床以其高精度、高效率、高性能、高柔韌性等優(yōu)勢取代了普通機(jī)床，且能滿足各種零件的加工，能夠縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。希望機(jī)床的精度高，以適應(yīng)生產(chǎn)零件公差小精度高的產(chǎn)品，作業(yè)員操作方便、輕松、精度高及產(chǎn)能高。

(2)生產(chǎn)自動化。國家提倡以機(jī)械化、自動化的研發(fā)重點(diǎn)來降低企業(yè)用人成本。現(xiàn)在還處于發(fā)展起步的階段，還處于半自動半人工操作，未完全達(dá)到自動化、智能化的管理與應(yīng)用。希望這幾年會有相應(yīng)的配套設(shè)施以及配套的服務(wù)與應(yīng)用產(chǎn)生為重復(fù)加工相同產(chǎn)品提供特定的技術(shù)支持與服務(wù)；實(shí)行工件裝夾環(huán)節(jié)的機(jī)器換人；以金屬手機(jī)外殼攻鉆加工環(huán)節(jié)為主要試點(diǎn)，引入國產(chǎn)先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)、機(jī)器人等制造裝備，提高設(shè)備整體自動化程度，縮短加工時(shí)間；通過智能制造系統(tǒng)的深化應(yīng)用，進(jìn)一步提升信息化、智能化、協(xié)同化水平；建立適合3C行業(yè)金屬加工制造模式的智能制造系統(tǒng)，提高生產(chǎn)效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量，降低制造成本；利用機(jī)械手輔助生產(chǎn)、研發(fā)定制非標(biāo)設(shè)備，結(jié)合自動化生產(chǎn)建成柔性生產(chǎn)線。全面推廣智能工廠。

(3)逐步應(yīng)用國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)。

(4)全制造過程數(shù)據(jù)透明化。

(5)利用智能物流配送網(wǎng)絡(luò)。

(6)建設(shè)行業(yè)制造平臺。

4 結(jié)語

3C產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品數(shù)控加工來勢兇猛，其產(chǎn)業(yè)擴(kuò)張程度可謂罕見，其主要設(shè)備數(shù)控鉆攻中心幾年迅速增長至幾十萬臺，產(chǎn)品規(guī)模以億為計(jì)，這樣大規(guī)模相對單一的產(chǎn)品數(shù)控加工在數(shù)控加工技術(shù)發(fā)展史上是空前的。面對這樣的市場需求，社會普遍反應(yīng)遲緩，企業(yè)則各顯神通接單交貨，特別是2015年國產(chǎn)手機(jī)的翻身仗很大程度上靠3C產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品數(shù)控企業(yè)的支持。然而，隨著市場的不斷變化，許多因素將影響國產(chǎn)手機(jī)的進(jìn)一步擴(kuò)張，人才培養(yǎng)和自動化就是兩個(gè)重要因素。當(dāng)然，人才培養(yǎng)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(diào)研企業(yè)普遍想引入機(jī)械手、自動線等可見一斑。值得欣喜的是國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床和系統(tǒng)正在快速增長，企業(yè)也希望使用國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床和系統(tǒng)，這可以看到中國制造的希望。

由于這個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展時(shí)間短，增長迅猛，競爭激烈，企業(yè)間相對防范和封鎖嚴(yán)重，致使調(diào)研工作遇上不少困難，調(diào)研面有些窄，有些數(shù)據(jù)不夠全面，甚至還有所殘缺，可能給分析研究的精準(zhǔn)帶來誤差，但從這些企業(yè)的數(shù)據(jù)分析研究結(jié)果來看基本符合許多先前的定性假設(shè)，希望研究結(jié)論能夠進(jìn)一步深化，推動職業(yè)院校抓住這一產(chǎn)業(yè)發(fā)展千載難逢的機(jī)遇，實(shí)施專業(yè)的升級轉(zhuǎn)型，從而有力地支撐產(chǎn)業(yè)的快速健康地發(fā)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(diào)研報(bào)告[R].中國產(chǎn)業(yè)投資網(wǎng).

[2]任東瀾.基于華中數(shù)控系統(tǒng)的手機(jī)外殼模型加工設(shè)計(jì)研究[J].機(jī)械工程與自動化,2010(6):196-197.

[3]梅峰.華中數(shù)控實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破發(fā)力3C制造業(yè)[J].金屬加工：冷加工,2015(12):16-18.

[3]金江.基于CAD_CAM的手機(jī)外殼數(shù)控加工[J].重慶文理學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009(4)：20-23.

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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?yàn)閿?shù)控技術(shù)應(yīng)用。

?藝) (

2016-06-14)

160909