机床行业深度报告二：新能源车爆发，机床迎来新机遇

中泰证券研究所 专业｜领先｜深度｜诚信 ｜ 证 券 研 究 报 告 ｜ 2021.08.24 新能源车爆发，机床迎来新机遇 ——机床行业深度报告二 分析师：冯胜 执业证书编号：S0740519050004 Email：fengsheng@r.qlzq.com.cn 研究助理：谢校辉 Email：xiexh@r.qlzq.com.cn 2 核心观点  新能源车：结构变化催生机床新需求。新能源车较传统燃油车在结构上发生重大变化，以动力总成（电机、电控、电池）为代表的零部件均需定制化开发机床进行加工，进而催生机床新需求。根据我们测算，2021-2025年新能源车领域新增机床需求为265亿元，年均53亿元。 一体压铸工艺：配套机床有望迎来爆发。一体化压铸是对传统汽车制造工艺（冲压+焊接）的颠覆，其在成本、效率、加工质量等方面拥有巨大优势，未来在新能源车领域有望快速渗透。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削，若考虑该工艺用于整车加工，根据我们测算，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。  海天精工：将迎第二增长曲线。公司已针对新能源车领域提前储备专机，具备先发优势。同时，公司在龙门机床领域竞争力突出，并可配套海天金属一体化压铸领域设备，未来有望在新能源车领域占据较高份额。公司当前收入结构中新能源车领域占比较低，因此该板块未来5年具备较高弹性，助力公司迎来第二增长曲线。 维持机床行业增持评级。新能源车迎来爆发增长期，以动力总成为代表的核心零部件加工催生机床新需求；同时一体化压铸成型工艺的快速应用需要大量机床做配套加工。据测算，这两个领域未来5年对机床的新增需求超过700亿元，市场空间广阔。重点推荐海天精工、国盛智科；建议关注科德数控、浙海德曼、创世纪、秦川机床等。  风险提示：新能源车渗透不及预期、一体化压铸工艺在新能源领域的应用不及预期、市场空间测算基于一定前提条件，存在不及预期风险。 nMsRoQqMpOrOxPxOpOvMsObR8Q9PpNmMmOrQfQqQuMeRnPsP8OpPxOwMqQpONZmPrQ目 录 C O N T E N T S 新工艺：一体化压铸成型对机床影响 海天精工：将迎第二增长曲线 保持机床行业增持评级 新能源车：结构变化催生机床新需求 1 2 3 4 CONTENTS 目录 CCONTENTS 专业｜领先｜深度｜诚信 中泰证券研究所 1 新能源车：结构变化催生机床新需求 5 1.1 5  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。 新能源车：动力总成发生重大变化 新能源车：结构变化催生机床新需求 图表1：纯电动车与传统燃油车的结构对比 来源：搜狐网，中泰证券研究所 注：电机与电控系统的体积和机械复杂度比发动机与变速箱小很多 传动系统变速箱、传动轴等电池系统电机系统电控系统汽车电子传统底盘（悬架系统和传动系统）内外饰制动系统车身汽车电子底盘（一体化电池盒）内外饰传统燃油车纯电动汽车动力总成动力系统发动机、燃油系统、排气装置等制动系统车身 6 1.2 6  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。 新能源车动力总成：电池、电机、电控 新能源车：结构变化催生机床新需求  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。  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。 图表2：整车控制原理图 来源：《纯电动汽车结构与原理介绍_焦建刚》，中泰证券研究所 7 1.3 7  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。 电池保护系统：机床进行底盘和边梁的加工 新能源车：结构变化催生机床新需求 图表3：新能源车动力电池包系统示意图 来源：化工仪器网，中泰证券研究所 图表4：海天精工CFV系列高速立加 来源：海天精工官网，中泰证券研究所 8 1.3 8  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）。 电机系统：机床进行端盖和壳体的加工 新能源车：结构变化催生机床新需求 图表5：新能源车电机示意图 来源：台群精机公众号，中泰证券研究所 图表6：电机端盖加工夹具示意图 来源：台群精机公众号，中泰证券研究所 9 1.3 9  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）。 电机系统：机床进行端盖和壳体的加工 新能源车：结构变化催生机床新需求 图表7：电机壳体内部加工夹具示意图 来源：台群精机公众号，中泰证券研究所 图表8：电机壳体外部加工夹具示意图 来源：台群精机公众号，中泰证券研究所 10 1.3 10  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） 。 电机系统：机床进行端盖和壳体的加工 新能源车：结构变化催生机床新需求 图表9：电机变速器端盖加工夹具示意图 来源：台群精机公众号，中泰证券研究所 图表10：电机变速器底壳加工夹具示意图 来源：台群精机公众号，中泰证券研究所 11 1.4 11  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。 电控系统：机床进行外壳的加工 新能源车：结构变化催生机床新需求 图表11：新能源车电控外壳示意图 来源：台群精机公众号，中泰证券研究所 图表12：电控壳体加工夹具示意图 来源：台群精机公众号，中泰证券研究所 12 1.4 12  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） 。 电控系统：机床进行外壳的加工 新能源车：结构变化催生机床新需求 图表13：电控端盖加工夹具示意图 来源：台群精机公众号，中泰证券研究所 13 1.5 13  新能源车较传统燃油车在结构上发生重大变化，对机床的要求是相应定制化开发。除前文提到的动力总成（电机、电控、电池）外，其他结构如前后副车架、前机舱、后车体、内饰等亦需要机床加工。本文基于以下核心假设测算相应机床需求：①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年可达800万辆（即2025年较2020年新增约700万台新能源车产能）；②各个零部件加工所需机床类别、机床价格、加工效率等根据产业链调研获悉。测算可得，2021-2025年新能源车领域新增机床需求为265亿元，年均约为53亿元。 新能源车机床需求：未来5年市场空间有望新增265亿元 新能源车：结构变化催生机床新需求 图表14：2021-2023年新能源车领域新增机床需求测算 来源：中泰证券研究所测算 注：①按照全年工作300天，每天20小时计算；②产能利用率假设为70%。 新能源车零部件所需机床类型及数量机床单价加工效率（平均）产能利用率年加工量（万件）2021-2025年市场空间（亿元）电池底盘及边梁1台龙门+4台高速立加龙门：100万元/台；高速立加：75万元台80min/件0.393前副车架1台卧加200万元/台70min/件0.3639后副车架1台卧加200万元/台10min/件2.56电控管理盒（壳体+上盖）1台立加+1台卧加卧加：200万元/台；立加：30万元/台10min/件2.56.5电池管理盒1台立加+1台卧加卧加：200万元/台；立加：30万元/台10min/件2.56.5电驱总成（包括端盖和壳体）3台车床+3台立加+8台卧加卧加：200万元/台；立加：30万元/台；车床：25万元/台30min/件1.2103前机舱1台龙门100万元/台20min/件1.35.5后车体1台龙门100万元/台20min/件1.35.5265合计新能源车领域机床需求测算(国内）70% 14 CONTENTS 目录 CCONTENTS 专业｜领先｜深度｜诚信 中泰证券研究所 2 新工艺：一体化压铸成型对机床影响 15 2.1 15 一体压铸：车身制造革命 图表15：冲压生产工艺流程 来源：知乎、中泰证券研究所 图表16：焊接生产工艺流程 来源：知乎、中泰证券研究所 新工艺：一体化压铸成型对机床影响  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。 16 2.1 16 一体压铸：车身制造革命  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。 图表17：ModelY后地板一体化压铸成型，零件从70+个减少为1-2个 来源：特斯拉公司公告、中泰证券研究所 新工艺：一体化压铸成型对机床影响 17 2.1 17 一体压铸：车身制造革命  一体化压铸工艺未来趋势：目前一体化压铸工艺仅用在Mod