3C产业产品数控加工调研报告

张伦玠 黄柳红 王寅飞

(①广东技术师范学院，广东 广州 510635；②广东省机械研究所，广东 广州 510635)

3C产业产品数控加工调研报告

张伦玠①黄柳红①王寅飞②

(①广东技术师范学院，广东 广州 510635；②广东省机械研究所，广东 广州 510635)

3C产业是数字时代的产物，产品深入千家万户，人人皆用。其制造链中的数控加工具有规模庞大，技术先进，柔性要求高等特点，通过实际调研3C产业数控加工企业，分析这一产业的数控加工现状和规律，为传统制造业的转移升级提供一些分析案例。

3C产业；数控加工；技术调研

3C(computer，communication,consumer electronic)产业产品所涵盖的范围相当广，包括笔记本电脑、计算机硬件及周边设备、无线通讯设备、用户终端设备、交换设备、传输设备、移动电话及电信产品、数码相机、PDA等各种数字化的商品，3C产业产品具有产量大、生命周期短、成本持续降低及弹性的全球运筹等特性，3C产业随着数字时代的脚步，渐渐发展为世界性的新兴科技产业，是目前发展最迅速，变动最频繁的一种产业。技术创新、产品创新以及商业模式的创新始终伴随着3C产业产品的发展。

以智能终端为代表的电子产品，将持续以性能提升发展主线，然而，外观工业设计方面则将在质感及美观上给用户以新的体验，由内部性能器件提升正朝着向外观创新的趋势，成为下一阶段的主流，这与手表生产、制造和消费的历程发生的功能转变规律非常相似。金属机壳，则将代表着外观创新的一大重要方向，逐渐形成规模应用之势，其产业投资机遇已经到来。2014-2015年是精密金属结构件的投资高峰期，据旭日移动终端产业研究所的不完全统计，行业并购案例总金额接近80亿元人民币，涉及上市公司名单有汇冠股份、星星科技、劲胜精密、江粉磁材、胜利精密、硕贝德、东山精密、长盈精密、劲胜精密、银禧科技以及大富科技，其中劲胜精密24亿元收购CNC厂商创世纪，创下了新的投资记录。

技术革新日新月异，电子科技产品发展非常强势，往往刚推出来的产品，不到几个月，就有更先进的产品推出。3C产品种类很多，需求领域也很多，预计未来产品市场需求规模将进一步扩大。图1是《2014-2018年中国3C市场分析调研报告》中对3C行业市场规模预测。

以手机外壳为例，自2013年iPhone5手机采用全镁铝合金制造金属外壳以来，2015年国内品牌形成大规模采用金属机壳之势。目前智能机的多核大屏化已接近极限，必然谋求外观差异化，根据形势判断，2017年之前的iPhone都会保留金属结构，预计2017年全球智能终端金属件市场183亿美元，复合增速20%。据市调机构TrendForce最新报告，2015年全球智能手机出货量为12.93亿部，年增长10.3%。中国大陆的手机品牌出货量高达5.39亿部，同比增长20%，占全球比重超过四成，占据全球前十大手机品牌中的七个位置。

这一成绩凸显了中国品牌厂商在2015年向全球攻城略地态势，当中增长最快的是华为手机，2015年智能手机全球的出货量达到1.08亿部，其增长率高达44%，是全球手机销量的平均增长率10.3%的四倍，也超过国产手机品牌的平均增长率，也是国产手机品牌中第一个突破1亿部销量的，稳坐全球第三、中国第一的宝座，而小米的出货量也超过了7 000万部。

另外TrendForce数据显示，中国手机品牌出货总和达5.39亿部，接近三星和苹果总和的5.47亿部，并预计2016年中国手机品牌出货量将超越三星和苹果总和，华为、小米、OPPO及VIVO都在2015年大规模采用金属外壳。

根据非正式统计，仅2015年国内手机外壳20家制造厂数控机床的数量就达20万台以上，如表1。

表1 国内手机外壳二十家制造厂数控机床的数量统计表

序号手机外壳制造厂商(简称)数控机床数量/台1富士康1000002可成200003比亚迪190004米亚(联丰集团)110005无锡捷普100006长盈精密100007恒信90008崇州捷普50009钱大五金制品厂450010劲胜300011领胜250012宜安科技200013华茂200014通达集团150015天驰集团136516捷荣100017珠海光宝80018兴科集团50019中泰集团0020国茂150合计203815

除此以外，国内手机外壳制造厂还有及成集团、百汇、誉铭新、联懋集、新声集、鸿益进集团、梦之坊集团、联振塑胶、古菘集团、晟铭电子、湘将鑫、四贤、联振、大富、鑫王牌、生利、富莱骏、攀升、可成、领胜、日腾、泽台、黄河精密、建富、赫比、领胜、富诚达、国泰、丰采、绿点、东方亮彩、富兰德等。保守估计国内手机外壳制造厂数控机床拥有量在25万台以上，如以东莞劲胜精密组件股份有限公司加工现场的调研数据(一人同时操作10台数控机床)为参考，仅现场操作数控机床的工人就达25 000人以上。

1 3C产品数控加工企业技术调研分析

笔者从2015年5月～11月共调研企业13家，合计员工人数25 833人，据不完全统计注册资金3.384亿元，产值3.857 0亿元，以下从这些企业现状的多个视角进行数据分析。

1.1 加工对象

这些企业的3C产业生产对象和产品如图2所示，其中手机和平板电脑的产品份额超过一半，这也符合目前市场存在的实际情况。

1.2 设备数量及增长幅度

调研企业拥有的加工中心总台数为73 879台，其中国外加工中心51 586台，国产加工中心19 478台，港台加工中心979台。从图3可见，3C产品数控加工的机床增长幅度强劲，特别是2015年，国产加工中心的增长幅度超过国外机床。

1.3 数控系统配置情况

如图4所示，日本FANUC一家独大，MITSUBISHI次之，德国SIEMENS第三，中国华中第四。随着国产数控系统的性能和速度的提升，会有越来越多的企业选择性价比优异的华中系统，未来几年国产数控系统的数量很有可能跃居次席。

1.4 企业信息化状况

图5显示所调研的企业虽然在计算机集成制造系统CIMS、并行工程Concurrent Engineering、重组工程Reengineering和柔性生产FP方面尚未应用，应用最为广泛的是办公自动化OA，全面质量管理TQC、精简生产LP和企业资源计划ERP的应用占有一定比例，甚至准时生产JIT和制造资源计划MRP-Ⅱ也有应用。由此可见，3C产业的数控加工企业的信息化水平较高，以满足3C产品更新快、批量大、质量要求高以及竞争激烈的现状。

1.5 CAD/CAM软件应用情况

3C产业的数控加工广泛应用CAD/CAM技术，从图6可见，其软件以UG和MASTERCAM两家平分秋色，占据约八成份额，次之是PRO/E和CIMATRON，剩下的国产CAXA和国外的CATIA、SOLIDWORKS份额相当。

表2 3C产业产品数控加工工序卡

零件名称工序号材料程序编号使用设备型号数控系统夹具名称车间手机中框CNC1-1铝合金O1000T-500华中数控218一车间工步号工步内容刀具号刀具规格转速n/(r/min)进给量f/(mm/r)背吃刀量ap/mm备注1轮廓铣16mm立铣刀1000030000.52轮廓精铣26mm立铣刀1500030000.23铣槽34mmT型刀1500015000.54铣平面44mmT型刀120006000.55铣圆弧54mmT型刀1500015000.36圆弧精铣66mmT型刀1200030000.27圆弧精铣74mmT型刀1500020000.18铣倒角84mm倒角刀1500030000.59铣平面93mm铝用铣刀1500020000.510铣平面101.5mm立铣刀1500020000.311铣槽110.9mm立铣刀150008000.512铣孔122mm铣刀120008000.8编制审核批准共1页第1页

2 3C产品数控加工案例分析

以某品牌手机中框的一夹工序为例，表2为其工序卡。从表中的内容来看，一夹工序共有12道工步，基本以二维轮廓加工(包括钻孔、倒角)为主，轮廓精加工和平面加工基本采用高速加工，转速在12 000～15 000 r/min、进给量在2 000～3 000 mm/min之间。刀具使用超硬钨钢材质铣刀、专用铣刀(铝用铣刀)及成型铣刀(倒角刀、T型铣刀)三种。刀具选取时主要考虑铝合金硬度和塑性特点，其加工时粘刀问题较突出、排屑性能较差导致影响加工表面质量及因为粘刀、排屑等问题导致刀具磨损加快的问题。

2.1 加工尺寸精度要求

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

2.2 零件的表面粗糙度

产品表面粗糙度为Ra1.6 μm(后续还有高光加工、阳极氧化等表面处理)。外观检验按照艾恩特外观检验基准要求(注：这个估计是客户内部的检验要求)。

2.3 工艺

表2为铝合金压铸来料CNC1-1中的工序卡，加工位置基本为加工孔位、槽位及阶梯面及局部轮廓，因是压铸件加工余量不多，基本上每个位置都是粗加工(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 装夹

根据加工工件设计专用夹具，夹具设计时需考虑加工效率、定位基准、加工基准、刀具运动碰撞、振动、变形等多方面的因素。

2.5 设备

T-500数控钻攻中心配备国产华中数控HNC-818AM控制系统，其优异表现见表3；另配三菱超小惯量主轴电动机其主轴转速从0加速到15 000 r/min只要0.8 s，可大幅提升主轴响应时间和缩短在刚性攻牙过程中所须配合大量加减速动作的反应时间；同时大马力三轴伺服提供最快的加减速时间，可大幅缩短加工时间。

表3 数控系统性能对比

数控系统表面质量(表面粗糙度)尺寸精度+0.03～-0.04mm合格产品加工时间备注日本某品牌合格达标,无超差15min33s机械刀库台湾某品牌合格偶尔超差15min29s伺服刀库国产华中数控合格达标,无超差14min49s机械刀库

2.6 生产管理和质量控制

有完整的产品质量检验规范和检测手段，比如内部RoHS检测计划、工具显微镜、三坐标测量仪等检测仪器和设备；完善的各检验阶段控制：进料检验、首件检测、制程检验、入库检验、出货检验、尾件检验。

3 调研企业的愿望

(1)数控机床以其高精度、高效率、高性能、高柔韧性等优势取代了普通机床，且能满足各种零件的加工，能够缩短产品的开发周期。希望机床的精度高，以适应生产零件公差小精度高的产品，作业员操作方便、轻松、精度高及产能高。

(2)生产自动化。国家提倡以机械化、自动化的研发重点来降低企业用人成本。现在还处于发展起步的阶段，还处于半自动半人工操作，未完全达到自动化、智能化的管理与应用。希望这几年会有相应的配套设施以及配套的服务与应用产生为重复加工相同产品提供特定的技术支持与服务；实行工件装夹环节的机器换人；以金属手机外壳攻钻加工环节为主要试点，引入国产先进数控系统、机器人等制造装备，提高设备整体自动化程度，缩短加工时间；通过智能制造系统的深化应用，进一步提升信息化、智能化、协同化水平；建立适合3C行业金属加工制造模式的智能制造系统，提高生产效率，改善产品质量，降低制造成本；利用机械手辅助生产、研发定制非标设备，结合自动化生产建成柔性生产线。全面推广智能工厂。

(3)逐步应用国产数控系统。

(4)全制造过程数据透明化。

(5)利用智能物流配送网络。

(6)建设行业制造平台。

4 结语

3C产业产品数控加工来势凶猛，其产业扩张程度可谓罕见，其主要设备数控钻攻中心几年迅速增长至几十万台，产品规模以亿为计，这样大规模相对单一的产品数控加工在数控加工技术发展史上是空前的。面对这样的市场需求，社会普遍反应迟缓，企业则各显神通接单交货，特别是2015年国产手机的翻身仗很大程度上靠3C产业产品数控企业的支持。然而，随着市场的不断变化，许多因素将影响国产手机的进一步扩张，人才培养和自动化就是两个重要因素。当然，人才培养是根本，而满足一线操作岗位的另一条出路在于自动化，这从调研企业普遍想引入机械手、自动线等可见一斑。值得欣喜的是国产数控机床和系统正在快速增长，企业也希望使用国产数控机床和系统，这可以看到中国制造的希望。

由于这个产业发展时间短，增长迅猛，竞争激烈，企业间相对防范和封锁严重，致使调研工作遇上不少困难，调研面有些窄，有些数据不够全面，甚至还有所残缺，可能给分析研究的精准带来误差，但从这些企业的数据分析研究结果来看基本符合许多先前的定性假设，希望研究结论能够进一步深化，推动职业院校抓住这一产业发展千载难逢的机遇，实施专业的升级转型，从而有力地支撑产业的快速健康地发展。

[1] 北京尚普信息咨询有限公司.2014～2018年中国3C市场分析调研报告[R].中国产业投资网.

[2]任东澜.基于华中数控系统的手机外壳模型加工设计研究[J].机械工程与自动化,2010(6):196-197.

[3]梅峰.华中数控实现技术突破发力3C制造业[J].金属加工：冷加工,2015(12):16-18.

[3]金江.基于CAD_CAM的手机外壳数控加工[J].重庆文理学院学报：自然科学版，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

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10.19287/j.cnki.1005-2402.2016.09.004

张伦玠，男，1959年生，硕士研究生，教授，高级工程师，研究方向为数控技术应用。

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2016-06-14)

160909