机床配件机床(我国机床行业产业链分析)

Posted 2023-05-29

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机床配件机床(我国机床行业产业链分析)

（报告出品方：慧博智能投研）

机床作为高端装备制造业的工业母机，下游行业广泛。以数控机床为例，产业链上游以铸件、钣焊件、精密件、功能部件、数控系统、电气元件为主，中游为数控机床成品，主要包括金属切削机床、金属成形机床及特种加工机床。下游包括汽车行业、传统机械工业、模具行业、工程机械、电力设备、轨道交通、船舶制造、航空航天、石油化工、电子信息技术工业以及其它加工工业。

1、上游

从上游市场来看，对机床行业影响较大的主要有钢铁、数控系统和功能部件三大类。

在机床生产过程中，原材料成本占比最高，为 73.9%，其次是人工、折旧与其他制造费用，分别占比 11.9%、7.9%和 6.4%。而在原材料成本的进一步拆分中，由铸件加工而成的底座床身等结构件占比最大，通常在 30%-40%左右，价格受钢材影响较大；其次是数控系统占比 22%；由丝杠导轨等传动机械以及辅助动力系统等组成的传动系统占比 20%；高速主轴和电机等组成的驱动系统占比 13%；刀库、刀塔等占比 5%；光栅尺占比 2%。通常具备规模优势的企业，在进行原材料采购时能够享受到和采购规模对应的折扣优惠，能有效增加公司毛利率。

（1）铸件

铸件为机床底座、床身等基础大件使用铸件，铸件属于中间加工成品，产品价格主要是在原材料生铁和废钢的基础上加上一定的加工费。对于高端铸件，配方、材质、外观、性能等均会影响价格。

我国钢材铸件整体对外依存度较低，产量稳居世界第一。大部分国内机床公司选择将铸件及毛坯件的粗加工、半精加工等非核心工序进行外协加工，这是对机床行业有利的一个因素。我国铸件包含大量的小型铸造厂，拖累了我国铸造行业的整体产能质量。国内铸造行业整体呈现大而不强的局面，行业集中度较低，尚处于充分竞争阶段。应用于中高端机床部件的多种特钢材料仍需进口，同时在熔炼、回火、退火、淬火等基础材料热处理技术也还有待提升。

（2）精密件和功能部件

精密件主要包括主轴单元和丝杠、导轨、轴承等传动部件等。功能部件主要包括数控回转台、刀库、机械手、齿轮箱、铣头、刀架等。目前国产中高端机床精密件和功能部件主要来自日本、德国等地区，部分采购于国内企业或自制。

我国核心功能部件主要依赖外采。目前国产可替代的核心部件已经逐渐发展成熟，部分主机厂已逐步使用国产核心部件进行境外品牌替代。但由于技术水平仍存在一定差距，若全部采用国产核心部件，其高端数控机床的精度指标都会受到影响，进而影响销量。因此目前我国的中高端机床关键配套部件主要依赖进口。2019 年我国功能部件产值 13.7 亿元，细分结构，产值占比最高的是数控机床功能部件生产产值 7.7 亿元，其中滚珠丝杠副产值 2.7 亿元、滚动导轨副和直线导轨副产值 1.8 亿元、电主轴和机械主轴产值 1 亿元。而进口方面，2019 年我国功能部件进口总额达 15.3 亿美元，其中，机床零部件进口额 9.0 亿美元（折合人民币 62.41 亿元），进口规模是国产配套零部件产值的 8.1 倍。

（3）数控系统

数控系统用于数控机床，也可用于原有机床的系统升级和改造，主要包括控制装置、驱动装置和检测装置。目前我国大型机床生产商主要从日本、德国等技术成熟的国家采购数控系统。

数控系统行业专业化分工，市场集中度高，我国中高端数控系统市场被国外企业占据。在当前机床行业的产业链分工中，数控系统呈现专业化以及高度集中化的特点，全球市场主要由日本发那科、三菱以及德国西门子、海德汉等少数企业垄断。目前国内 70%以上的数控机床的数控系统使用进口产品，其中发那科、三菱、西门子三大龙头 2020 年合计市场份额就达 65%，广州数控凭借中低端车床数控系统跻身国内市场前列。此外，国内机床终端客户在产品配套的数控系统的选择上也有偏好，中高端机床终端用户更愿意购买使用发那科等国外数控系统的机床产品。

（4）钣焊件

钣焊件是以冷加工工艺对钢板、铝板等金属板材进行加工，形成符合精度要求、功能要求的形状和尺寸，用于焊接机身起内外防护作用。同时组成功能部件的刀库支架、直角头支架以及出水系统、排屑系统等也使用钣焊件。

（5）电气元件

电气元件包括变压器、接触器、断路器及断电器等。

2、中游

从产品分布来看，中国数控机床主要以金属切削机床为主，占比 53%。金属成形机床、特种加工机床、其他机床分别占比 29%、17%、2%

（1）金属切削机床

金属切削机床用于切削、磨削等加工方法对金属工件进行加工，使金属工件成为所需的形状、尺寸的机床。金属切削机床应用范围最广泛，其在数控机床细分产品占比中最高。金属切削机床按工作原理分类，可分为车床、磨床、铣床、镗床和特殊机床共约 11 类。以 2019 年日本产值结构为例，金属切削机床中加工中心占比最高，其次是车床、磨床、特种机床。

金属切削机床为业内主要产品，其产量的变化反映出我国制造业各阶段的发展历程。1998-2011 年国内金属切削机床呈上升趋势，复合增长率为 16.70%。2011 年产量为 88.68 万台，同比增长 27.18%，产量达顶峰。随后 2012-2014 年产量保持较高水平。随着海外市场需求的增加，叠加机床更新周期拉动， 2021 年金属切削机床产量为 60.20 万台，同比增长 34.98%。2022 年 1-9 月产量为 34.23 万台，同比下降 9.92%。

1）车床

车床刀具对工件进行加工，以回转工件绕自身轴线旋转为特点。主要用于加工圆柱面、车削断面等，可进行钻孔、扩孔等加工工序。车床是机械制造与修配工厂中使用最广的一类机床，在我国金属切削机床产值中占比大约为 20-35%。目前数控车床是我国车床行业的主流产品，国产数控车床已实现主轴、刀塔、尾座等核心部件的自主生产，具备与国外同行竞争的实力，性价比优势明显。

“十三五”末期与“十二五”末期相比，国内数控车床单台均价整体小幅下降，平均价格在 16-17 万左右的水平。在当前结构调整、产品升级大背景下，国产数控车床均价小幅下降也体现了我国车床行业竞争仍然相对激烈。而进口数控车床在数量、金额均下降的背景下，均价仍呈现增长趋势，我国数控车床在转型升级和结构调整上取得了不错的进步，正在逐渐替代进口高端数控车床。

整体来看，2019 年国内数控车床市场规模 107 亿元，目前已基本实现国产替代。2019 年国内车床市场规模 200-250 亿元，其中数控车床市场规模 107 亿元。近年由于国内持续淘汰落后产能，中低端数控车床产销持续下降，国产数控车床产值已从 2011 年的 141 亿元快速下降至 2019 年的 63 亿元。同时，数控车床进口金额下降相对较慢，这也导致从产值角度看近年我国数控车床进口依赖度逐渐提升。

生产车床的国外龙头企业有山崎马扎克、日本西铁城、日本津上等。国内企业包括津上（中国）、沈阳机床、秦川机床、浙海德曼等公司。

2）磨床

使用磨具对工件进行加工，大部分磨床利用砂轮进行磨削进行加工。磨床在金属切削机床中产值占比约为 10%左右。磨床可以分为平面磨床、外圆磨床、内圆磨床、轧辊磨床、无心磨床、轴承磨床等。轧辊磨床、无心磨床、轴承磨床国产化率相对较高，其他品类磨床基本依赖进口。

整体来看，2019 年国内磨床市场规模约为 85 亿元，磨床国产化进程缓慢，进口依赖度维持高位。由于磨削加工对精度要求相对较高，国内下游客户较为依赖进口产品，2011-2019 年国产磨床与进口磨床产销下降幅度基本一致，我国磨床国产化进程缓慢，进口依赖度仍然维持在 80%左右的高水平。

生产磨床的国外龙头企业有德国昆格里斯、意大利库米里。国内龙头企业为华辰装备、上海机床、贵州险峰。

3）加工中心

是一种高自动化的数控机床，带刀库和自动换刀装置，生产效率和自动化程度较其他机床有较大的提升。按控制轴分类，可分为三轴、四轴和五轴加工中心；按结构分类，可分为立式、卧式、龙门加工中心。

立式加工中心：立式加工中心是指主轴与工作台垂直的加工中心，适用于加工板类、盘类、模具、小型壳体等各类零部件，具备结构简单、占地面积小、功能组合多样、加工范围广、批量加工效率高等优点，广泛应用于各个行业的零部件加工。立式加工中心是相对较容易突破的中高端机床，2019 年我国立式加工中心市场规模大约为 134 亿元，对进口立加产品依赖度持续下降，目前已基本实现国产替代。

卧式加工中心：卧式加工中心技术含量高，是数控机床产业发展水平的标志性产品之一。卧式加工中心是指主轴与工作台平行的加工中心机床，适用于多工作面、形状复杂、精度要求高的产品的批量生产，在汽车、航空航天、船舶和发电等行业被广泛应用。国产卧式加工中心在精度、效率、智能化和可靠性等方面与国际先进产品仍有差距，目前国内高档卧式加工中心主要依赖进口。2019 年国内卧式加工中心需求规模约为 80 亿元，其中国产机床占比 23%。整体来看，近年我国卧式加工中心国产替代稳步推进，但进度较为缓慢。

龙门加工中心：龙门加工中心主轴与工作台垂直，整体是门式结构的大型加工中心，适用于加工大型工件和形状复杂的工件，在航空航天、军工、高铁、模具、船舶、汽车等领域应用广泛。由于大型、重型机床市场竞争相对较小，国内机床厂家纷纷转向研发生产相关机床产品，使得国内产品顺利在中低端市场实现了进口替代。但中小型、个性化龙门产品需求日益增多，国内企业在新品开发以及产品性能等方面存在差距。定制化、高精高速等高端龙门加工中心主要依赖从欧洲、日本等地区进口。

加工中心领域的国外龙头企业有山崎马扎克、德玛吉森精机、德国哈默、日本大隈等。国内企业包括国盛智科、海天精工、科德数控、创世纪等。

（2）金属成形机床

金属成形机床又称锻压设备，指在锻压加工中用于金属成形和分离的设备。锻压设备包括成形用的锻锤、机械压力机、液压机、螺旋压力机和平锻机，以及开卷机、矫正机、剪切机、锻造操作机等辅助设备。数据显示，2021 年中国金属成型机床产量达 21.0 万台，同比增长 4%。2022 年 1-5 月，中国金属成型机床产量达 13.4 万台，同比增长 36.7%

金属成形机床国外龙头企业包含日本天田、瑞士百超、加拿大爱克、德国通快等。国内企业包含亚威股份、江苏金方圆、江苏扬力等。

（3）特种加工机床

利用电能、电化学能、光能及声能等进行加工的方法。加工方法包括：（1）火花加工：利用电能对零件进行加工，产品包括电火花成形加工机床、电火花切割加工机床。火花加工适用于加工任何导电材料，其特点为加工时无切削力、便于实现自动化。（2）超声波加工：适用于加工不同不导电的硬脆材料，由于加工过程中不需要旋转，易于加工复杂形状的表面等。（3）激光加工：主要用于打孔和切割，由激光器、光学系统、机械系统等组成。

3、下游

从数控机床下游应用分布来看，汽车是主要的下游需求领域，应用占比约为 40%；其次是航空航天应用比重约为 17%，汽车和航空航天应用比重超过下游总行业的 50%；模具和工程机械分别为机床产品第三、第四应用领域，占比分别为 13%、10%左右。

（1）汽车工业

数控机床对汽车工业的影响主要体现在占整车全部装备价值 70%左右的汽车零部件加工领域，汽车领域对机床的需求已经超越了整车制造商对机床的需求。2018-2021 年我国新能源汽车销量从 126 万辆提高至 352 万辆，复合增速达 41.0%。目前新能源汽车制造向轻量化、一体化转型，一体化成形的异型结构件有望持续为高端数控机床中的五轴机床应用提供机遇。

（2）工程机械

工程机械行业同样为机床重要的下游行业。2016-2020 年我国工程机械销量从 12.0 万台增长至 41.2 万台，复合增长率达 36.0%；市场销售额从 101 亿美元增长至 342 亿美元，复合增长率达 35.7%。我国工程机械市场的快速增长主要受到基础设施建设规模扩张、房地产投资增速加快以及大型矿山生产需求回暖等因素的拉动，同时，环保法规升级和监察力度加强也促使旧机更新速度加快。

（3）航空领域

高端数控机床主要市场为军用飞机及民用飞机市场。根据《中国商飞公司市场预测年报（2020- 2039）》，预计到 2039 年，我国 GDP 年均增长率约为 4.3%，机队年均增长率约为 4.1%，旅客周转量年均增长率为 4.3%，预计我国将交付 8725 架客机，旅客周转量将达到 4.1 万亿公里，约占全球五分之一。飞机整机制造具备产业链带动效应，是国内制造业转型升级的重要契机。航空航天作为高端制造领域，以叶轮叶盘为代表的的典型复杂曲面零件必须由高端五轴联动机床加工完成，因此飞机产业的快速发展对高端装备国产化替代进口提出了强烈的需求并创造了更大的市场空间，将成为国内机床企业的重要市场增长点。同时产业集群效应将加速全球航空制造业向我国迁移，未来市场空间超过 2.7 万亿元的维修保障、工程服务等航空后市场也将向国内企业开放，将带来新的市场及机遇。

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