1.1 模具為“工業之母”，制造業帶動行業穩健增長

模具為強迫金屬或非金屬成型的工具，是工業生產中必不可少的工藝裝備。模具生產得到 的零部件具有高效率、高一致性、低耗能耗材、精度/復雜度較高的特點。模具行業為技術密集型產業，原材料主要為鋼材、塑料等大宗商品。模具所用的鋼材成為 模具鋼，模具鋼的種類較多，模具根據設計產品所需特性來選擇模具鋼的種類：比如制造 強度高的運動件齒輪、軸等需要用中碳調質鋼，比如精密冷沖壓模具需要用高強韌性冷作 模具鋼。數控加工機床也就是自動化機床，是模具的配套部件，通過設計加工程序來控制 模具和其他部件的配合，從而生產出成品零部件。

制造業帶動模具行業資本開支穩健增長，模具行業產值與銷售收入隨之逐步增長。模具作 為“工業之母”，下游廣泛應用于機械、電子、汽車、信息、航空等制造業，模具工業的高 速發展可給予制造業強有力的支撐，模具工業的產業帶動比例大約是 1:100，即模具產業 發展 1 億元，可帶動相關產業發展 100 億元。我國作為制造業大國，制造業是我國經濟增 長的主要拉動力量，制造業 GDP 同比增速穩定在 30%左右。2017 年我國的模具制造資本 開支為1043億，同比增速為11%，模具設備工器具資本開支為474億，同比增速為10%。2019 年我國模具總產值為 2900 億，同比增速為 4%，模具行業銷售收入為 2608 億，同比 增速為 2%。

1.2 鋁合金加工大勢所趨，帶動鑄造模具需求增長

不同類型的模具配套不同的零部件加工工藝。按照加工工藝和加工對象來分，模具可以主 要分為沖壓模具、塑料模具、鑄造模具、鍛壓模具和橡膠模具這五大類。其中，沖壓模具 對應沖壓工藝，應用于汽車覆蓋件、結構件；塑料模具對應熱固性和熱塑性塑料加工，主 要用于汽車內飾、家電產品；鑄造模具對應鑄造工藝，應用于汽車發動機、變速箱等復雜 零部件的加工；鍛壓模具對應鍛造工藝，用于齒輪、軸承等生產；橡膠模具對應橡膠壓制 成型工藝，應用于輪胎生產。

新能源汽車輕量化為大勢所趨，帶動鋁合金行業持續增長。2020 年汽車工業協會發布《節 能與新能源汽車技術路線圖2.0》，其中政策對純電動乘用車的要求最高，要求2025、2030、 2035年純電動乘用車整車輕量化系數降低 15%、25%、35%。汽車輕量化材料中鋁合金密 度小，價格較低，是作為汽車輕量化比較有性價比的替代材料。我們根據汽車銷量、單車 用鋁量以及汽車鋁材價格相關假設，測算得到汽車鋁材總規模從 2021 年的 1870 億元增長 至 2030 年的 3292 億元，年復合增速為 10%，其中純電動新能源汽車鋁材 2030 年市場規 模為 2033 億。

鑄造是最主要的汽車鋁加工工藝，鋁加工有望帶動壓鑄模具需求增長。根據《鋁合金在新 能源汽車工業的應用現狀及展望》的統計數據，2017 年我國鑄造鋁合金約占汽車鋁合金市 場份額的 77%，鍛造、軋制、擠壓等加工工藝占比分別為 3%、10%、10%。汽車輕量化 改革帶動的鋁合金材料的邊際增加，帶動了鑄造模具的邊際增加。

2.1 壓鑄島、壓鑄機、模具是壓鑄過程的主要部件

壓鑄過程所需裝備主要包括壓鑄島、壓鑄機、模具三大部分。鑄造是最為廣泛的鋁加工工 藝，可以分為重力鑄造、低壓鑄造、高壓鑄造等。壓鑄工藝所需裝備可以分為三個部分：壓鑄島、壓鑄機、模具。壓鑄島是壓鑄的場所，核心是智能化、自動化。壓鑄島是壓鑄機運行、鋁合金漿料澆注、 機器人取件、成品檢測等步驟的場所。壓鑄流程為：壓鑄機合?！廴诤辖饾沧ⅰ鷫鸿T機 壓射漿料并保壓凝固→取出產品進行質量檢測→后續加工與檢測。壓鑄島的核心是智能化、 自動化，利用智能集成系統控制壓鑄機、機器人流暢地完成上述任務。

壓鑄機是決定產品性能的核心設備。壓鑄機主要功能是完成鎖?！_?！鷫荷錆{料進模具 →保壓成型→開模這些過程。壓鑄機的核心的部位為合模機構，在運行期間合模機構的各 個零件之間的相對位置不斷變化，合模機構需要在滿足產品壓力要求的同時保證各個零件 的材料處于彈性變形范圍內。壓鑄機壓力的越大，凝結的鑄造件的縮松鑄造缺陷越低，出 氣孔規格越小，因而壓鑄出的結晶體越細致，細晶層肥厚，壓鑄件工藝性能越高（抗壓強 度提高）。

模具是決定零部件的精密程度，支撐零部件強度的關鍵。模具可以分為成型部分、澆注系 統、模架部分、排溢系統、溫控系統等部分。成型部分是模具的核心，包括模仁（模芯） 與其他結構件，中間構成的空間為型腔，形成壓鑄件的幾何形狀，因此模具的設計決定了 零部件的形狀和精密度；澆注系統是金屬液進入型腔的通道；排溢系統用于排除氣體及存 儲金屬冷渣及涂料灰燼等；溫控系統用于控制壓鑄模具的溫度；模架部分用于連接以及固 定定模部分（套板、底座等）。

2.2 模具制造的難度較大，模具具有外部依賴性

壓鑄模具的制造難點之一在于設計。壓鑄模具較為復雜，加工成本高，模具的設計難點在 于需要考慮熱平衡、脫模、進漿料方向等等諸多問題。1）熱平衡在模具的生產成本占比較 小，但會影響壓鑄件的凝固、壓鑄件的質量、壓鑄節拍等等，是影響模具整體使用壽命的 關鍵因素。熱平衡的設計其實是冷卻管道的設計，包括冷卻管的位置設計、冷卻水流速等 等；2）進漿料方向影響的是壓鑄件的質量和原材料的用料，設計不合理的話會造成坯件欠 注的問題，從而影響產品良品率；3）型腔內有空氣會導致產品成型后良品率不高，一般可 以用分型設計利于排出氣體，高端精密模具還使用真空鑄造的技術，解決空氣未排除的問 題；4）脫模設計體現在產品成型之后取出環節，設計不合理將會使產品卡在模具無法取 出。壓鑄模具的制造難點之二在于模具原材料的選取。模具內部需要注入熔融漿料，成型之后 冷卻，過程中型腔與高溫金屬直接接觸，反復經受激冷激熱，工況惡劣，因此提高模具壽 命是成本控制的關鍵。除了合理的設計來提升使用壽命之外，模具原材料的選取與創新至 關重要。材料端需要較高的高熱穩定性、高溫強度、耐磨性、韌性、導熱性等性能。具體 提升使用壽命的方式為 1）去除鋼的氣體和其他非金屬元素，從而提高純凈度，比如將鋼 的硫元素含量控制在 0.003%以下，模具壽命提升 1.3 倍。2）降低 Mn\Si\Cr 等合金元素含 量，降低鋼的偏析。3）模具具有短板效應，任何一個方向的性能偏低，將影響整體壽命， 因此可以提高等向性、均勻性。

隨著壓鑄模具的大型化、精密程度提高，以上難點將隨之提升。模具的精密度越高，熱平 衡設計越復雜，機械加工難度越高，脫模設計考慮因素越多，技術難度越高。模具大型化 對應熱平衡的范圍增大，材料要求比如等向型、均勻性、純凈程度更高。

2.3 模架是模具的核心部件，非標準模架具有更高的附加值

壓鑄模具發展需要模架配套，模架具有外部依賴性。模具的技術密集性體現在模仁的設計， 而模架作為模具的“骨架”，需要配套模具大型化和增加精密度，模具的精密度增加，也會 增加配套模架的精密度設計要求。并且在加工過程中，模架承受了加工過程中的所有載荷， 所以模架也有結構強度的設計要求。由于壓鑄模架及壓鑄模具所涉及的加工有很大差異， 壓鑄模具制造商會選擇向壓鑄模架制造商訂購模架，利用雙方的生產優勢，以提高整體生 產質量及效率。模架分為標準模架和非標準模架，非標準模架具有更高附加值。標準模架是指模架制造企 業根據客戶需要, 采用批量生產的各種規格的模架標準零部件，如模板、導柱、導套等組裝 的成套模架；非標準模架是在標準模架基礎上，根據客戶的不同要求，進行深加工或精加 工，如加工鑲塊、滑塊、斜頂塊、澆注系統、冷卻系統、頂出結構和抽芯結構等，達到裝 上模芯即可進行試模和生產的效果的成套模架。相對而言，非標準模架需要更強的精加工 能力和配套服務水平，也具有更高的附加值。模架是模具的主要成本之一，并且需要定期維護。超大型模具的成本結構中，模架成本占 比約 40%，并且模架結構和制造精度直接影響模具結構和鍛件精度。為了確保模架精度， 應定期對模架進行檢測和維護，并定期檢修（一般應每年檢測和維護）。

我們認為模架正向非標準化、復雜化、精密化發展。模具正向大型、精密、復雜方向發展， 模架也配套升級：1）非標準化發展。模架制造企業在按計劃生產標準模架的基礎上，開始 提供各種非標準模架的供給，即按要求對標準模架進行深加工和精加工。2010 年非標準模 架占全部模架銷售額的60-70%，且多為大型、精密模具。隨著一體化壓鑄技術革命推進， 我們預計非標準模架占比將繼續提升；2）復雜化、精密化發展。隨著模具制造專業化分 工的深入, 模具制造企業將更多的精加工環節轉移到模架制造企業, 因此在標準模架產品上 進行精加工的項目日趨增多, 如加工流道孔、拉料桿孔、型芯孔、推桿孔、冷卻水孔、斜導 柱孔、斜推桿孔等, 安裝定位圈、定位器、澆口套、推板導柱、支撐塊等。這些復雜的精加 工項目對模架制造工藝及其精確性提出更高要求；3）非標準化模架不斷提高標準化程度。標準化有利于公司降本增效，隨著模架行業的發展，專業化制造的技術不斷加深，非標準 化模架結構不斷模式化、標準化、專業化生產。

大型壓鑄模架集中度高，大型模架廠商的穩定至關重要。模具廠商一般外采模架，而大型 模架格局與模具類似。壓鑄企業為了提高產品質量， 減少對外依存度，將逐步打通上游模具制造，進行一體壓鑄模具開發，比如文燦股份將文 燦模具升級成文燦集團鑄造研究院，研究模具制造。對于壓鑄企業，模架仍需要外購。

3.1 一體壓鑄帶動原材料、壓鑄機、壓鑄島、模具全方位升級

一體壓鑄技術趨勢明確，新能源車有望進一步降本增效。大型一體化壓鑄一般指 6000T 以 上的壓鑄技術，一體壓鑄有利于減少零部件個數，加快生產效率，減輕質量，從而降低生 產成本。對于目前采用一體壓鑄后底板的 Model Y 來說，采用大型一體化壓鑄技術：1）總 重量下降 30%，制造成本下降 40%；2）零件數量較 model 3 減少 79 個，焊接點由 700- 800 個降低至 50 個；3）不需要進行熱處理，制造時間由 1-2 小時縮短至 3-5 分鐘。壓鑄成型之后需要熱處理提升產品性能。一般壓鑄過程中，壓鑄成型之后需要進行熱處理 步驟，熱處理可以提高沉淀硬化鑄造和熱軋狀態合金的強度與硬度，從而彌補普通鋁合金 硬度低，耐磨性較差，摩擦系數大等劣勢。而熱處理一般有固溶、時效熱處理兩種工藝：1） 固溶使合金中各種相充分溶解，強化固溶體，并且使合金的韌性和抗腐蝕性能得到提高；2） 時效處理又分為自然時效和人工時效，是指使材料在室溫或者較高溫度下存放較長時間的 工藝。

一體壓鑄有望帶動原材料（鋁錠）向免熱合金升級。熱處理過程可以提升產品性能，但也 容易使產品變形，從而影響良品率，并且熱處理高耗能，會增加生產成本，延長生產周期。免熱合金其實本質上是添加其他金屬元素使性能較高的鋁合金材料，在自身原材料性能滿 足零部件的需求時，生產端便可以省略熱處理環節，從而節省生產時間，解決熱處理使產 品變形的問題。我們認為一體壓鑄的趨勢將帶動原材料向免熱合金升級。一體壓鑄配套大型壓鑄機和大型廠房，打造行業資金壁壘。壓鑄機是一體壓鑄的核心設備 之一，零部件的規格越大，對應的壓鑄機噸位越高，而壓鑄機的大型化將提升公司的投入 資金，一般來說投入產出比約為 1：1.2，即投入 1 億資金設備可以支撐年收入 1.2 億。另 一方面，壓鑄島也需要配套大型化，對應廠房也需要大型化。因此公司切入一體壓鑄需要 大量資金支持，一體壓鑄行業資金壁壘較高。

模具一般外購，大型化、精密化凸顯行業技術壁壘。一般壓鑄廠商不具備大型壓鑄模具的 設計能力，外部采購解決，而模架作為模具骨架，模具廠商一般外部采購提高質量和效率。模具的熱平衡、模仁設計等技術難點隨大型化精密化提升，另外大型壓鑄考慮解決空氣排 出問題，使用真空壓鑄的工藝，模具難度進一步提升。模具是一體壓鑄技術升級的核心之 一。大型一體壓鑄技術配套模具需求大幅上行。我們認為新能源車是最早實現一體壓鑄的車型， 我們做出如下假設測算大型一體壓鑄模具的需求測算：1）根據 2021 年各大電車企業銷售 數據預測 2022 年銷量，2022-2025 年以每年 30%增速增長，2025-2030 年以 20%增速增 長；2）一體壓鑄車型目前為特斯拉 Model Y，隨著造車新勢力的跟進，未來一體壓鑄車型 的滲透率不斷提升；3）一體壓鑄零件數可實現的為 4 個，目前特斯拉的一體壓鑄零部件為 后底板，未來有望逐步提升；４）產業處于發展前期，良品率較低，未來不斷提升；５） 模具壽命假設為８萬次．我們測算得到大型壓鑄模具的需求 2030 年為 1281套，2025年為 448 套，未來隨著一體壓鑄的進程推進，模具的需求大幅上行。

3.2“低端混戰，高端缺乏”，大型壓鑄模具集中度高

鑄造模具與壓鑄噸位相關，大型一體壓鑄模具供應商集中度高。鑄造模具企業可以分為三 類：1）模具廠作為整機（車）廠的分廠或車間，定位于汽車集團內部鑄造廠，只為本企業配套 生產模具，品種較為專一，集中度高。此類配套模具分廠或車間基本能滿足本企業模具的 自給需要，一般不對外銷售，但有時也會把一些難度大、時間緊的模具設計和生產任務安 排給專業模具供應商來完成；2）模具廠是面向多個客戶的專業化鑄造模具企業，主要特點是根據下游市場的需求開展產 品研發，承攬各行業所需要的各種鑄造模具訂單，可適應多個客戶對模具的不同需求，設 備先進、技術優良、產品類別齊全，產量和品種受客戶訂單影響較大，競爭力較強；3）規模不大、設計能力、技術水平和裝備水平較低的鑄造模具企業，以生產中低檔鑄造模 具為主的企業，這類企業一般服務于少數幾個客戶、生產少數幾種特定模具產品。