丝杠行业深度:不可或缺的精密传动部件国产替代正当时-231102(34页).pdf

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丝杠行业深度:不可或缺的精密传动部件国产替代正当时-231102(34页).pdf

1、 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 Table_Info1 机械设备机械设备 Table_Date 发布时间:发布时间:2023-11-02 Table_Invest 优于大势优于大势 上次评级:同步大势 Table_PicQuote 历史收益率曲线 Table_Trend 涨跌幅(%)1M 3M 12M 绝对收益-6%-10%0%相对收益-3%1%-2%Table_Market 行业数据 成分股数量(只)509 总市值(亿)35289 流通市值(亿)16330 市盈率(倍)32.6 市净率(倍)2.11 成分股总营收(亿)16422 成分股总净利润(亿)919 成分股

2、资产负债率(%)53.36 相关报告 机器人最核心零部件,人形机器人带来巨大想象空间-20230709 2023 年机械行业投资策略聚焦制造业复苏的顺周期行业和技术创新带来的新增市场-20230104 Table_Author 证券分析师:韦松岭证券分析师:韦松岭 执业证书编号:S0550523070002 021-20361113 研究助理:乐智华研究助理:乐智华 执业证书编号:S0550123070021 18217623509 Table_Title 证券研究报告/行业深度报告 不可或缺的精密传动部件,国产替代正当时不可或缺的精密传动部件,国产替代正当时-丝杠行业深度丝杠行业深度 报告摘

3、要:报告摘要:Table_Summary 丝杠是应用场景广泛的精密传动部件,其中高端丝杠制备壁垒高丝杠是应用场景广泛的精密传动部件,其中高端丝杠制备壁垒高,潜在,潜在替代替代空间广阔。空间广阔。丝杠是实现旋转运动与直线运动相互转化的精密传动部件,常见品类包括梯形螺纹丝杠、滚珠丝杠与行星滚柱丝杠,其中行星滚柱丝杠在承载力、工况适应性等方面有突出优势,是综合性能最优异的品类。高精度丝杠的制备壁垒主要集中于生产工艺、加工设备及原材料,具有较高的生产壁垒。国内分别于 20 世纪 50 年代/90 年代开始关于滚珠丝杠及行星滚柱丝杠的相关研究,通过多年努力已取得一定进展,但高端丝杠较海外仍存在显著差距。

4、当前国内企业在高端滚珠丝杠市场的份额仅 5%左右,而行星滚柱丝杠市场主要由舍弗勒、Rexroth 等海外企业主导,潜在替代空间广阔。滚珠丝杠:高端丝杠国产替代持续推进,汽车智能化趋势带来空间扩容。滚珠丝杠:高端丝杠国产替代持续推进,汽车智能化趋势带来空间扩容。滚珠丝杠主要应用于机床、汽车等领域,其中机床是精度要求最高的最主要应用场景。产业升级及政策支持等背景下,机床对高精度丝杠的需求也相应提升,测算得 2022 年机床用滚珠丝杠市场空间为 61 亿元,未来仍将稳步增长。根据滚动功能部件用户调查分析报告,2011-2020 年国产中高端滚动功能部件性能提升显著,叠加价格、服务等优势,其使用比例也

5、显著提升,国产替代进程持续推进。此外,滚珠丝杠可用于汽车的电子助力转向系统、电子驻车系统、线控制动系统等环节,其渗透率随着汽车智能化趋势的演进而提升,从而将进一步抬升滚珠丝杠的市场空间。行星滚柱丝杠:行星滚柱丝杠:有望对滚珠丝杠及液压传动实现部分替代,人形机器人产业有望对滚珠丝杠及液压传动实现部分替代,人形机器人产业化落地打开百亿市场空间。化落地打开百亿市场空间。行星滚柱丝杠的潜在应用场景非常广泛,受制于高昂造价,目前主要应用于军工、航空航天等有重载需求的特定场景。根据Persistence Market Research,预计 2023 年全球市场空间约 3 亿美元。行星滚柱丝杠具有高承载、

6、高精度、长寿命、小体积等优势,有望在高承载要求、高工况稳定性要求的应用场景对滚珠丝杠及液压传动形成替代。特斯拉Optimus 人形机器人契合“机器换人”的发展趋势,潜在应用场景及发展空间广阔,产业化进程持续提速。Optimus 机器人采用反向式行星滚柱丝杠方案,预计当销量 100 万台时,可为行星滚柱丝杠贡献 140 亿元的市场空间增量。投资建议:投资建议:高端丝杠应用场景多样,市场空间广阔,国产替代进程提速。从丝杠制备壁垒来看,螺纹加工等核心加工工序需要深刻 knowhow 积淀,螺纹磨床等核心生产设备依赖进口且交付期长,因此我们认为具备精密加工相关技术积淀、资金实力强、较早布局丝杠领域的企

7、业将占得先机。风险提示:风险提示:人形机器人产业化进程不及预期;国产替代不及预期;原材料及生产设备采购风险 -10%-5%0%5%10%15%20%机械设备沪深300 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 2/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 目目 录录 1.丝杠是实现旋转运动与直线运动相互转化的精密传动部件丝杠是实现旋转运动与直线运动相互转化的精密传动部件.4 1.1.滚珠丝杠通过滚珠实现传动,应用场景广泛.4 1.2.行星滚柱丝杠是性能最优异的丝杠品类.7 1.3.梯形螺纹丝杠通过滑动摩擦实现传动.9 2.高端丝杠制备壁垒高,国内外差距显著,潜在替代空间广高端丝

8、杠制备壁垒高,国内外差距显著,潜在替代空间广.10 2.1.高精度丝杠的壁垒主要集中于生产工艺、加工设备及原材料.10 2.2.国内在丝杠领域研究起步较晚,高端丝杠较海外差距显著.12 3.市场空间扩容,高端丝杠国产替代持续推进市场空间扩容,高端丝杠国产替代持续推进.15 3.1.滚珠丝杠:机床丝杠国产替代及汽车智能化趋势方兴未艾.15 3.1.1.机床用滚珠丝杠市场空间稳步增长,高端丝杠国产替代进程提速.16 3.1.2.汽车智能化趋势下,车用滚珠丝杠市场空间扩容.19 3.2.行星滚柱丝杠:有望替代滚珠丝杠及液压传动,人形机器人抬升空间上限.20 3.2.1.行星滚柱丝杠有望替代滚珠丝杠及

9、液压传动.21 3.2.2.人形机器人:受益于产业化进程提速,进一步打开百亿市场空间.22 4.相关标的:相关标的:.24 4.1.恒立液压:国内液压行业龙头,积极布局滚珠丝杠/行星滚柱丝杠.24 4.2.贝斯特:涡轮增压器零部件国内领先,凭借相关技术积淀切入滚珠丝杠赛道.25 4.3.秦川机床:可实现滚珠丝杠及其精加工设备量产,技术积淀国内领先.26 4.4.五洲新春:国内轴承优质企业,汽车用滚珠丝杠进展迅速.26 4.5.长盛轴承:国内自润滑轴承先行者,加码汽车用滚珠丝杠.27 4.6.恒而达:金属切削刀具为主业,直线导轨业务推进迅速.28 4.7.鼎智科技:微特电机优质供应商,布局滚珠丝

10、杆及行星滚柱丝杆.29 4.8.新剑传动:行星滚柱丝杠产品已供货吉利汽车.30 4.9.南京工艺(未上市):国内滚珠丝杠龙头,产品供应于中高档数控机床.30 5.风险提示:风险提示:.32 图表目录图表目录 图图 1:滚珠丝杠结构图例:滚珠丝杠结构图例.5 图图 2:滚珠丝杠副的构成:滚珠丝杠副的构成.5 图图 3:内循环:内循环/外循环滚珠丝杠副的构造外循环滚珠丝杠副的构造.6 图图 4:行星滚柱丝杠副结构:行星滚柱丝杠副结构.7 图图 5:行星滚柱丝杠与滚珠丝杠的传动结构对比:行星滚柱丝杠与滚珠丝杠的传动结构对比.7 图图 6:梯形丝杠图例:梯形丝杠图例.10 图图 7:PW300HP 旋

11、风硬铣机床旋风硬铣机床.12 图图 8:汉江机床厂自主研发的:汉江机床厂自主研发的 8m 旋风机床旋风机床.12 图图 9:国内厂商在国内中低端滚珠丝杠市场占据一定份额:国内厂商在国内中低端滚珠丝杠市场占据一定份额.14 图图 10:日德厂商占据国内高端滚珠丝杠市场的主要份额:日德厂商占据国内高端滚珠丝杠市场的主要份额.14 图图 11:2022 年国内滚柱丝杠市场份额预测年国内滚柱丝杠市场份额预测.14 图图 12:行星滚柱丝杠领域的专利申请数量分析:行星滚柱丝杠领域的专利申请数量分析.15 图图 13:滚动功能部件的下游应用场景:滚动功能部件的下游应用场景.15 图图 14:各类:各类机械

12、适用滚珠丝杠副的精度等级机械适用滚珠丝杠副的精度等级.16 图图 15:国内数控机床市场空间或将稳步增长:国内数控机床市场空间或将稳步增长.17 图图 16:国产滚动功能部件优势分析:国产滚动功能部件优势分析.19 图图 17:用户对近年来国产中高档滚动功能部件发展的评价分析:用户对近年来国产中高档滚动功能部件发展的评价分析.19 4UfWoY9YvZBUkZpYbRdN6MpNqQnPtQjMoPoPkPrRtQaQoOxOvPsOpOxNpPyR 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 3/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 图图 18:2001-2022 年中国汽

13、车销量及增年中国汽车销量及增长率(万辆)长率(万辆).20 图图 19:2013-2022 年新能源汽车销量及增速年新能源汽车销量及增速.20 图图 20:2014 年年 Exlar 公司滚柱丝杠电动缸的应用行业分布公司滚柱丝杠电动缸的应用行业分布.20 图图 21:滚柱丝杠市场空间预计(亿美元):滚柱丝杠市场空间预计(亿美元).21 图图 22:EMB 与与 EHB 的构成及优缺点对比的构成及优缺点对比.22 图图 23:特斯拉人形机器人线性执行器中采用反向行星滚柱丝杠:特斯拉人形机器人线性执行器中采用反向行星滚柱丝杠.23 图图 24:恒立液压近年营收情况(亿元):恒立液压近年营收情况(亿

14、元).24 图图 25:恒立液压近年归母净利润情况(亿元):恒立液压近年归母净利润情况(亿元).24 图图 26:贝斯特近年营收情况(亿元):贝斯特近年营收情况(亿元).25 图图 27:贝斯特近年归母净利润情况(亿元):贝斯特近年归母净利润情况(亿元).25 图图 28:秦川机床近年营收情况(亿元):秦川机床近年营收情况(亿元).26 图图 29:秦川机床近年归母净利润情况(亿元):秦川机床近年归母净利润情况(亿元).26 图图 30:五洲新春近年营收情况(亿元):五洲新春近年营收情况(亿元).27 图图 31:五洲新春近年归母净利润情况(亿元):五洲新春近年归母净利润情况(亿元).27 图

15、图 32:长盛轴承近年营收情况(亿元):长盛轴承近年营收情况(亿元).28 图图 33:长盛轴承近年归母净利润情况(亿元):长盛轴承近年归母净利润情况(亿元).28 图图 34:恒而达近年营收情况(亿元):恒而达近年营收情况(亿元).29 图图 35:恒而达近年归母净利润情况(亿元):恒而达近年归母净利润情况(亿元).29 图图 36:鼎智科技近年营收情况(亿元):鼎智科技近年营收情况(亿元).30 图图 37:鼎智科技近年归母净利润情况(亿元):鼎智科技近年归母净利润情况(亿元).30 图图 38:公司行星滚柱丝杠电动缸智能组装线与检测设备:公司行星滚柱丝杠电动缸智能组装线与检测设备.30

16、图图 39:南京工艺装备制造有限公司滚动功能部件综合性能实验室:南京工艺装备制造有限公司滚动功能部件综合性能实验室.31 表表 1:三类丝杠的性能对比:三类丝杠的性能对比.4 表表 2:滚珠丝杠的主要:滚珠丝杠的主要参数参数.5 表表 3:磨削滚珠丝杠机械加工工艺过程:磨削滚珠丝杠机械加工工艺过程.6 表表 4:冷轧滚珠丝杠机械加工工艺过程:冷轧滚珠丝杠机械加工工艺过程.7 表表 5:行星滚柱丝杠的分类:行星滚柱丝杠的分类.9 表表 6:丝杠螺纹的各类加工方法:丝杠螺纹的各类加工方法.11 表表 7:丝杠主要使用的原材料的化学元素成分含量(:丝杠主要使用的原材料的化学元素成分含量(%).12

17、表表 8:滚珠丝杠发展历程简介:滚珠丝杠发展历程简介.13 表表 9:我国企业采用的中高端滚珠丝杠副精度统计表:我国企业采用的中高端滚珠丝杠副精度统计表.16 表表 10:机床行业相关政策机床行业相关政策.17 表表 11:机床用滚珠丝杠市场空间预测(亿元)机床用滚珠丝杠市场空间预测(亿元).18 表表 12:采用中高档滚珠丝杠副的公司数量分布分析:采用中高档滚珠丝杠副的公司数量分布分析.19 表表 13:行星滚柱丝杠电动缸对比其他解决方案的技术优势:行星滚柱丝杠电动缸对比其他解决方案的技术优势.21 表表 14:行星滚柱丝杠替代滚珠丝杠的应用场景:行星滚柱丝杠替代滚珠丝杠的应用场景.22 表

18、表 15:特斯拉:特斯拉 Optimus 机器人机器人 28 个执行器分布个执行器分布.23 表表 16:特斯拉人形机器人产业化可创造的丝杠增量空间测算:特斯拉人形机器人产业化可创造的丝杠增量空间测算.24 表表 17:恒立液压募投项目情况:恒立液压募投项目情况.25 表表 18:秦川机床募投项目情况:秦川机床募投项目情况.26 表表 19:长盛轴承募投项目情况(万元):长盛轴承募投项目情况(万元).28 表表 20:恒而达的核心工艺技术体系:恒而达的核心工艺技术体系.29 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 4/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 1.丝杠是实现旋

19、转运动与直线运动相互转化的丝杠是实现旋转运动与直线运动相互转化的精密传动部件精密传动部件 丝杠是实现旋转运动与直线运动相互转化的传动机构,丝杠是实现旋转运动与直线运动相互转化的传动机构,常见丝杠常见丝杠品类品类包括梯形螺纹包括梯形螺纹丝杠、滚珠丝杠和行星滚柱丝杠丝杠、滚珠丝杠和行星滚柱丝杠,性能逐一提升,性能逐一提升。梯形螺纹丝杠梯形螺纹丝杠依靠滑动摩擦进行传动,价格低廉,但导程精度、传动效率等性能较差,一般用于工作要求低的场景,目前已基本实现国产替代;滚珠丝杠滚珠丝杠由丝杆、滚珠、预压片、防尘器等部件构成,通过内置滚珠的滚动摩擦实现传动,具有传动精度/效率高等优势;行星滚行星滚柱丝杠柱丝杠由

20、丝杠、螺母、滚柱、内齿圈、保持架等部件构成,通过滚柱与丝杠、螺母间的螺纹啮合来实现传动。由于各部件受力接触面积更大,因此其承载能力更强、工况适应性强,还具有体积小、寿命长等优势。表表 1:三类丝杠的性能对比三类丝杠的性能对比 梯形丝杠梯形丝杠 滚珠丝杠滚珠丝杠 行星滚柱丝杠行星滚柱丝杠 摩擦方式摩擦方式 滑动摩擦 滚动摩擦 滚动摩擦 自锁性自锁性 有 无 无 噪音指标噪音指标 较低 很低 导程精度导程精度 低,品质参差不齐 较高,通常为毫米级 高,可达微米级 微进给微进给 难以实现,滑动运动存在爬行现象 可实现 可实现 运动平稳性运动平稳性 滚珠易冲击,平稳性较弱 平稳 传动效率传动效率 26

21、%-46%90%-96%90%(润滑良好时)相对成本相对成本 A 2A-3A 3A-5A 相对寿命相对寿命 A A 15A 相对体积(同载荷)相对体积(同载荷)A 2/3*A 相对动载相对动载 3A 相对静载相对静载 A 3A 相对旋转速度相对旋转速度 A 2A 工作环境温度范围工作环境温度范围 A 2A 应用场景应用场景 工作要求低的场景 需要精密传动的场景 高负载、高精度、工况恶劣的场景 加工及装配工艺性加工及装配工艺性 简单 复杂 国产化率国产化率 高 超 60%很低 数据来源:行星滚柱丝杠电动缸应用现状,E 公司滚柱丝杠产品营销策略研究,行星滚柱丝杠副的新发展及关键技术,滚珠丝杠进给系

22、统定位精度分析,行星滚柱丝杠在电子机械制动系统中的应用研究,行星滚柱丝杠的设计与有限元分析研究,山东尼曼传动机械公司官网,上海慧腾工业设备有限公司官网,观研天下,东北证券 1.1.滚珠丝杠通过滚珠实现传动,应用场景广泛 滚珠丝杠通过滚动摩擦实现传动,具有传动效率高、使用寿命长、工作精度高等优滚珠丝杠通过滚动摩擦实现传动,具有传动效率高、使用寿命长、工作精度高等优势,势,应用应用场景场景广泛广泛。滚珠丝杠又称滚珠丝杠副、滚珠丝杆,由丝杆、滚珠、预压片、防尘器等零部件构成。滚珠丝杠通过滚动摩擦实现传动,具有传动效率高、工作精度高等优点,是智能自动化设备、数控机床等行业的关键传动、定位、执行元件。但

23、在工作过程中,滚珠会互相碰撞,并在末端急速转向,因此滚珠丝杠在高转速条件下面临传动效率降低、噪音大等问题,如何有效维持性能并减少体积、通过热处理工艺改进延长使用寿命是滚珠丝杠的重点发展趋势。请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 5/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 图图 1:滚珠丝杠结构:滚珠丝杠结构图例图例 图图 2:滚珠丝杠副的构成滚珠丝杠副的构成 数据来源:行星滚柱丝杠电动缸应用现状,东北证券 数据来源:华经情报网,东北证券 表表 2:滚珠丝杠的主要参数:滚珠丝杠的主要参数 名称名称 定义定义 对丝杠性能的影响对丝杠性能的影响 常见规格常见规格 公称直径公称直

24、径(mm)丝杠外径 公称直径和负载基本成正比 12、14、16、20、25、32、40、50、63、80、100、120 导程(螺导程(螺距,距,mm)丝杠每旋转一周,螺母直线运动的距离 在输入转速一定的情况下,导程越大速度越快 1、2、4、6、8、10、16、20、25、32、40 螺纹长度螺纹长度 螺纹长度=有效行程+螺母长度+设计裕量(螺纹全长是螺纹部分总长度,有效行程是螺母直线移动的理论最大长度)丝杠全长丝杠全长 丝杠全长=有效行程+螺母长度+设计余量+两端支撑长度+动力输入连接长度 国内厂家常规品最大长度 3 米,特殊品 16米,国外厂家常规品 6 米,特殊品 22 米 螺母螺母 动

25、力输出件 频繁动作、高精度维持场合选双螺母,其他场合选双且边单螺母 按法兰形式分大约有圆法兰、单切边法兰、双切边法兰和无法兰几种;按螺母长度分有单螺母和双螺母 精度精度 以任意 300mm 行程内的定位误差大小来区分 数据来源:维科网,三益精密,金属加工公众号,东北证券 根据根据滚珠滚珠循环方式循环方式划分划分,滚珠丝杠滚珠丝杠可分为内循环可分为内循环/外循环式滚珠丝外循环式滚珠丝杠:杠:内循环内循环式滚珠丝杠式滚珠丝杠具有具有尺寸小尺寸小、传动效率高传动效率高、耐用等优点耐用等优点,但承载能力较低,但承载能力较低、加工步骤相对复杂加工步骤相对复杂。内循环采用反向器实现滚珠循环,滚珠始终与丝杠

26、保持接触。在该结构下,螺母尺寸较小,反向器固定牢靠、刚性好且不易磨损,滚珠数目少且工作流畅性好,因此传动效率高。其缺点是不能做成多头螺纹的滚珠丝杠副,反向器的回珠槽是三坐标空间曲面,加工步骤较复杂。因此其适用于空间紧凑、承载能力小的场景。外循环外循环式滚珠丝杠式滚珠丝杠具有具有承载能力大承载能力大、制造工艺简单制造工艺简单等优点,但等优点,但面临面临尺寸大尺寸大、噪噪音大音大等问题等问题。外循环是滚珠在循环过程结束后通过螺母外表面的螺旋槽或插管精度等级精度等级C0C1C2C3C5C7C10精度(m)3.55781850210精度等级精度等级P1P2P3P4P5P7P10精度(m)6812162

27、352210日本日本JIS标准标准国标国标GB/T17587.3-1998 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 6/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 返回丝杠螺母间重新进入循环,滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触,具有结构简单、承载能力大、抗冲击能力强等优点。但由于滚道焊接处难以做到平滑,滚珠滚动平稳性相对更差,易发生卡珠现象。图图 3:内循环:内循环/外循环滚珠丝杠副的构造外循环滚珠丝杠副的构造 数据来源:精密滚珠丝杠滚道研磨加工方法及其对性能影响试验研究,东北证券 根据根据加工工艺加工工艺方式划分方式划分,滚珠丝杠可分为磨削,滚珠丝杠可分为磨削/轧制型滚珠丝杠

28、:轧制型滚珠丝杠:磨削工艺下,滚珠丝杠的精度高,磨削工艺下,滚珠丝杠的精度高,可用于高精度设备的定位部件,可用于高精度设备的定位部件,但生产效率但生产效率低低、价格相对更高、价格相对更高。磨削是按照基准统一原则,通过热处理、车削、磨削等超20 道工序对丝杠进行加工,制造精度可高至 P1 级,适合用于高精度设备的定位部件,但生产效率低。轧制轧制工艺下,滚珠丝杠的工艺下,滚珠丝杠的生产效率高生产效率高、价格低、价格低,但精度低,但精度低、寿命短、寿命短,多用于承,多用于承担传动职能担传动职能。轧制是通过冷加工工艺模具制造丝杠,自动化程度高,批量生产后成本低、生产效率高,但制造精度相对较低,一般只能

29、在设备中作传动部件。表表 3:磨削滚珠丝杠机械加工工艺过程磨削滚珠丝杠机械加工工艺过程 序号序号 工艺内容工艺内容 备注备注 序号序号 工艺内容工艺内容 备注备注 1 下料 GCr15 12 粗磨 90 V 形槽 两顶尖 2 球化退火热处理并检验校直 降低硬度 13 磁力探伤 3 加工端面,钻中心孔 14 时效处理并检验 去应力 4 粗车 15 研磨中心孔 5 高温时效并检验 去应力 16 半精磨滚道 两顶尖 6 加工端面,修研中心孔 17 低温时效处理并检验 7 半精车 18 铣键槽 8 铣 19 磨端部螺纹 9 粗磨 两顶尖 20 研磨中心孔 10 工作表面(滚道)与加工基准(中心孔)淬、

30、回火检验 21 精磨滚道,全检 两顶尖 11 研磨中心孔 22 装配-跑合-检验-防锈包装-检验-入库 备注:磨削型滚珠丝杠的加工工艺周期约 30-45 天,且成本较高 数据来源:精密滚珠丝杠机械加工工艺规程研究,东北证券 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 7/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 表表 4:冷轧滚珠丝杠机械加工工艺过程冷轧滚珠丝杠机械加工工艺过程 序号序号 工艺内容工艺内容 备注备注 序号序号 工艺内容工艺内容 1 轧制滚珠丝杠 GCr15 4 滚道抛光 2 检验校直 5 加工轴端 3 端部退火 降低硬度 6 装配-跑合-检验-防锈包装-检验-入库

31、 备注:轧制型滚珠丝杠的加工工艺周期约 1-3 天,且成本较低 数据来源:精密滚珠丝杠机械加工工艺规程研究,东北证券 1.2.行星滚柱丝杠是性能最优异的丝杠品类 行星滚柱丝杠通过滚柱与丝杠、螺母间的螺纹啮合来传递动力。行星滚柱丝杠通过滚柱与丝杠、螺母间的螺纹啮合来传递动力。行星滚柱丝杠由丝杠、螺母、滚柱、内齿圈、保持架等零部件构成。以标准式行星滚柱丝杠为例,其作用原理是:电机带动丝杠绕自身轴线转动,丝杠通过螺纹啮合使 6-12 个滚柱围绕丝杠进行行星运动,滚柱通过螺纹啮合推动螺母,与螺母一同沿轴线进行直线运动。内齿圈固定于螺母上,用于确保滚柱与螺母一同轴向移动。图图 4:行星滚柱丝杠副结构:行

32、星滚柱丝杠副结构 图图 5:行星滚柱丝杠与滚珠丝杠的传动结构对比行星滚柱丝杠与滚珠丝杠的传动结构对比 数据来源:精密行星滚柱丝杠副行程误差影响因素试验研究,东北证券 数据来源:循环式行星滚柱丝杠副的设计及运动连续性研究,东北证券 相较于梯形丝杠与滚珠丝杠,相较于梯形丝杠与滚珠丝杠,行星滚柱丝杠具有高承载能力、高工况适应性、小体行星滚柱丝杠具有高承载能力、高工况适应性、小体积、高精度、长寿命等优势积、高精度、长寿命等优势,是综合性能最为优异的丝杠品种:,是综合性能最为优异的丝杠品种:承载能力强:承载能力强:在传动过程中,行星滚柱丝杠各部件的受力接触面积为线接触,大于滚珠丝杠的点接触,因此承载能力

33、更强,动载/静载显著高于滚珠丝杠。高工况适应性:高工况适应性:行星滚柱丝杠在恶劣工作环境下适应力强,其可适应的工作环境温度范围是滚珠丝杠的 2 倍。体积小:体积小:在同载荷的情况下,行星滚柱丝杠的体积比滚珠丝杠小 1/3,更适用于空间狭小的应用场景。使用寿命长:使用寿命长:根据赫兹定律,行星滚柱丝杠使用寿命可达滚珠丝杠的 15 倍。传动效率高:传动效率高:尽管传动效率低于滚珠丝杠,但在润滑良好的情况下仍可达到 90%。精度高:精度高:行星滚柱丝杠的丝杠轴是小导程角的非圆弧螺纹,可通过调整螺纹头数等方式使导程达到微米级,实现精密微进给;而滚珠丝杠受滚珠直径限制,精度常为毫米级。噪音低:噪音低:行

34、星滚珠丝杠的噪音来源于滚柱两端正时齿轮机构的啮合,频率高,噪音低。行星滚柱丝杠的缺点主要在于其高制备难度及高售价。行星滚柱丝杠的缺点主要在于其高制备难度及高售价。丝杠轴外螺纹与丝杠螺母的内螺纹均需精磨以实现超高精度与长寿命,其价格也显著高于滚珠丝杠。请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 8/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 以滚柱相对于丝杠、螺母的运动关系划分,行星滚柱丝杠可分为标准式/反向式/循环式/差动式/轴承环式滚柱丝杠。其中标准式行星滚柱丝杠应用场景最广泛,其他几类滚柱丝杠均以其为基础根据应用场景的需求而相应演变:反向式反向式结构紧凑结构紧凑,但螺母加工难度

35、高,但螺母加工难度高:螺母为动力输入构件绕轴线旋转,并通过螺纹啮合驱动滚柱围绕丝杠做行星运动,并实现滚柱与丝杠沿轴线的直线运动。在该结构下,可将螺母作为电机转子,从而实现电机和直线传动机构融合设计,形成空间紧凑的一体式机电作动器。在该结构下,由于螺母长度决定行程,而较长螺母的内螺纹磨制难度高,因此反向行星滚柱丝杠的制备壁垒较高。循环式循环式精度高,适用于医疗器械、光学仪器等领域精度高,适用于医疗器械、光学仪器等领域:相较于标准式行星滚柱丝杠,取消滚柱端齿与内齿圈,增加了让滚柱在螺母内旋转一周后回到初始位置的凸轮环结构,螺母在凸轮处沿轴向开有凹槽。滚柱在丝杠和螺母间做行星运动和轴向移动,每绕丝杠

36、轴线旋转一周就在凸轮作用下被挡入螺母凹槽与丝杠脱开啮合,然后在轴向上回到起始位置再重新与丝杠啮合并循环往复。其核心优势在于小导程,多数国外制造商可生产低至 1mm 导程的产品,适用于医疗器械、光学精密仪器等领域。差动式差动式结构简单,造价更低结构简单,造价更低,但不适用于重载场景,但不适用于重载场景:相较于标准式行星滚柱丝杠,取消滚柱端齿与内齿圈,结构更简洁。螺母内无螺纹,但其两端有凹槽。滚柱的螺纹直径呈“中间大、两头小”,以实现与丝杠、螺母凹槽的啮合。在该结构下,螺母与丝杠的直径不同,因此螺母与丝杠的移动速度不同。差动式行星滚柱丝杠的结构简单,造价更低,但也更易打滑,在重载情况下易出现可靠性

37、降低等问题。轴承环式轴承环式承载力承载力极极高、传动效率高,但高、传动效率高,但结构复杂、结构复杂、制造成本高制造成本高:结构与行星滚柱丝杠类似但更复杂,滚柱呈环槽状,只绕轴线固定转动;螺母上去除内齿圈并增加壳体、端盖、推力圆柱滚子轴承等部件,推力圆柱滚子轴承显著提升承载力并减少各构件间的磨损,适用于石油化工等场景。请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 9/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 表表 5:行星滚柱丝杠的分类行星滚柱丝杠的分类 类别类别 结构特点结构特点 优点优点 缺点缺点 适用场合适用场合 图例图例 标准式 丝杠、螺母为三角形多头螺纹,滚柱为具有一定螺旋

38、升角的球形单头螺纹,并在其两端加工有直齿,内齿圈固定在螺母两端并与滚柱两端的直齿轮啮合。实现较大行程,适用于环境恶劣、高负载、高速等场合;应用最广泛应用最广泛 精密机床、机器人、军工装备等 反向式 去除内齿圈,丝杠两端加工有直齿与滚柱两端的齿轮啮合;螺母长度显著长于标准式 可将其螺母作为电机转子实现电机和丝杠一体化设计,形成结构紧凑的一体式机电作动器(C-EMA)需要加工较长的螺母内螺纹以保证丝杠行程,对螺母加工要求较高 中小负载、中小负载、小行程和高小行程和高速速的应用场景 循环式 去除内齿圈;增加让滚柱在螺母内旋转一周后回到初始位置的复位凸轮环结构;滚柱上呈环槽状,环槽间距与丝杠、螺母的螺

39、纹匹配,增加参与啮合的螺纹数量 可采用更小螺纹导程,具有较高刚度、更大承载能力,更高位置精度 凸轮环结构会产 生 振 动 冲击,存在噪音问题 高刚度、高高刚度、高承载、高精承载、高精度、空间小度、空间小的场合,如医疗器械、光学精密仪器等领域 差动式 去除内齿圈,滚柱上无齿轮段。滚柱、螺母均为环槽结构,且滚柱的环槽分为多段,其中小中径段与螺母啮合,大中径段与丝杠啮合 可以获得更小的导程,结构简单且便于加工 螺纹会产生滑动现象,重载情况下易产生磨损,出现精度/可靠性降低等问题 传 动 比 较传 动 比 较大,大,中速中速的应用场合 轴承环式 滚柱上呈环槽状,螺母上去除内齿圈,增加壳体、端盖及推力圆

40、柱滚子轴承等部件 推力圆柱滚子轴承大大提高了其承载能力,同时也减小了各构件间的磨损,增大了传动效率 结构复杂,径向尺寸大,制造成本高等 高承载、高高承载、高效 率效 率 等 场合,如石油化工、重型机械等 数据来源:行星滚柱丝杠传动精度分析与设计,东北证券 1.3.梯形螺纹丝杠通过滑动摩擦实现传动 梯形螺纹丝杠依靠滑动摩擦实现传动,传动效率较低,应用于工作要求较低的场景。梯形螺纹丝杠依靠滑动摩擦实现传动,传动效率较低,应用于工作要求较低的场景。梯形螺纹丝杠的螺旋形式是一种普通的等腰梯形,依靠滑动摩擦进行传动,因此其连续工作发热严重,传动效率约为 26%-46%,一般适用于大负载但工作要求很低的应

41、用场合,目前已基本实现国产替代。请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 10/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 图图 6:梯形丝杠图例:梯形丝杠图例 数据来源:鼎智科技官网,东北证券 2.高端高端丝杠制备壁垒高,丝杠制备壁垒高,国内外差距显著,潜在替代空间广国内外差距显著,潜在替代空间广 2.1.高精度丝杠的壁垒主要集中于生产工艺、加工设备及原材料 丝杠对精度、强度、耐磨性、可靠性等方面有很高要求,主要制备壁垒包括丝杠对精度、强度、耐磨性、可靠性等方面有很高要求,主要制备壁垒包括加工加工工工艺、设备、原材料艺、设备、原材料等三方面等三方面。螺纹加工、热处理等为核心螺纹

42、加工、热处理等为核心加工加工工序,需要深刻工序,需要深刻 knowhow积淀,具备相关技术积淀的企业更具优势;积淀,具备相关技术积淀的企业更具优势;生产设备主要依赖进口且售价昂贵、交生产设备主要依赖进口且售价昂贵、交付期长,资金实力强付期长,资金实力强、较早布局丝杠领域的企业将占得先机较早布局丝杠领域的企业将占得先机。行星滚柱丝杠与滚珠丝杠存在类似的物理构造,二者的螺纹加工方式主要包括磨削行星滚柱丝杠与滚珠丝杠存在类似的物理构造,二者的螺纹加工方式主要包括磨削加工、旋风铣削、车削、滚压成形等。加工、旋风铣削、车削、滚压成形等。目前海外巨头通过磨削与滚压成形进行加工,国内主要采用切削方式生产滚柱

43、,采用磨削加工丝杠螺纹。而滚压成形具备较高的技术壁垒,目前全球范围内仅有少数海外厂商能够通过滚压成形实现行星滚柱丝杠的规模量产。高精度、高一致性的螺纹高精度、高一致性的螺纹的的加工壁垒加工壁垒较高较高,依赖相关工作人员的技术经验,依赖相关工作人员的技术经验。行星滚柱丝杠通过螺纹牙之间的啮合实现运动及载荷传递,并通过齿轮啮合实现滚柱正确装配,因此螺纹及齿轮的加工精度对其装配、传动及承载特性具备重要影响,而滚柱、丝杠、螺母上高精度、高一致性的螺纹存在较大的加工难度,依赖于仪器操作员与工程师的技术经验。请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 11/34 机械设备机械设备/行业深度行

44、业深度 表表 6:丝杠螺纹的各类加工方法丝杠螺纹的各类加工方法 螺纹加工方法螺纹加工方法 简介简介 优点优点 缺点缺点 螺纹车削螺纹车削 最传统加工方法之一,主要在轴类零件、回转体零件上加工,适用于加工大尺寸螺纹 可加工出各种牙型、尺寸及不同精度的内、外螺纹 精度等级一般为 7-8 级,生产效率低,对工人技术要求高 螺纹铣削螺纹铣削 采用盘状螺纹铣刀或梳状螺纹铣刀进行铣削,刀具每转一转,机床传动链保证铣刀沿工件轴向准确而均匀地移动一个导程 加工速度快、效率高 精度等级一般为 8-9 级 螺纹旋风铣螺纹旋风铣 涉及外螺纹的加工方法,可实现干切削、重载切削和高速切削,广泛用于大螺杆、丝杠等大型螺纹

45、零件的加工 切削效率高,表面光洁度好,对设备要求较低 螺纹磨削螺纹磨削 用于在螺纹磨床上加工淬硬工件的精密螺纹,可分为单线头/多线头砂轮磨削 单线头砂轮磨削精度等级可高至 5-6 级,砂轮修整方便;切入磨法多线头砂轮磨削的生产效率高 切入磨法多线头砂轮磨削的精度较低,砂轮修整复杂 滚压成形滚压成形 通过成形滚压磨具使金属产生塑性变形,形成螺纹 生产效率高、螺纹表面粗糙度细、螺纹强度和表面硬度高 数据来源:钛合金梯形内螺纹振动挤压加工技术基础研究,法士威官网,东北证券 热处理对丝杠成品零件的制造质量、精度具有较大影响,热处理对丝杠成品零件的制造质量、精度具有较大影响,需要深刻需要深刻 knowh

46、ow 积淀。积淀。主要分为预备热处理与最终热处理。预备热处理的作用是改善丝杠切削性能、消除残余应力、为最终热处理做准备,而最终热处理的作用是提高螺纹表面硬度及耐磨性。根据循环式行星滚柱丝杠副的设计,热处理后的 GCr15 高碳铬轴承钢的屈服强度提升 3-5 倍,硬度提升 2-3 倍,机械强度及刚度显著提升。热处理工艺需要深刻 knowhow 积淀,国内厂商近年来已取得一定进步,但在工艺参数选择等方面仍与海外有一定差距,导致丝杠的精度及可靠性落后于海外。行星滚柱丝杠制备的核心设备包括行星滚柱丝杠制备的核心设备包括高精度高精度螺纹磨床等,螺纹磨床等,依赖进口且造价昂贵依赖进口且造价昂贵、交付、交付

47、周期长周期长,资金实力,资金实力较强且布局较早较强且布局较早的企业更具优势。的企业更具优势。行星滚柱丝杠已有成熟制备方案,核心设备包括旋风铣设备、螺纹磨床等,主要依赖进口且造价昂贵。旋风铣设备是一种用于加工大型螺纹的高效能精密专用设备,可加工淬硬钢等难以加工的材料。目前旋风铣床主要依赖国外引进,南京工艺于 2004 年首次引进德国公司的PW160 型 CNC 旋风硬铣机床,2009 年又引进其 PW300HP 型 1000mmCNC 旋风硬铣机床,可精铣出整体 800mm 以上的大型滚珠丝杠副。而汉江机床自主研发出HJO92 型旋风铣床,单次铣长度最大可达 800mm。而螺纹磨床用于加工行星滚

48、柱丝杠的螺纹,对丝杠的精度有重要影响,目前主要依赖进口。由于相关生产设备售价高昂,且交付期较长,因此我们认为具备较强资金实力、在丝杠行业布局较早的公司或具备一定优势。请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 12/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 图图 7:PW300HP 旋风硬铣机床旋风硬铣机床 图图 8:汉江机床厂自主研发的:汉江机床厂自主研发的 8m 旋风机床旋风机床 数据来源:旋风硬铣削加工技术及其在精密滚珠丝杠加工中的应用,东北证券 数据来源:旋风硬铣削加工技术及其在精密滚珠丝杠加工中的应用,东北证券 滚珠丝杠常采用滚珠丝杠常采用 GCr15 高碳铬轴承钢高碳

49、铬轴承钢作为原材料。作为原材料。滚珠丝杠在工作时承受复杂的交变载荷、交变应力的作用,易产生弯曲扭转组合变形,因此滚珠丝杠的滚道、轴颈必须具备高精度、高强度、高刚度、强耐磨性等良好的工程力学性能。滚珠丝杠通常采用 GCr15 高碳铬轴承钢作为材料,其在淬火加低温回火后具备硬度高、组织均匀、耐磨性强、解除疲劳强度高等优点,但同时也有塑性一般、切削性能中等、焊接性能差、回火脆性等缺点,因此需要在磨削滚珠丝杠粗加工前进行预先热处理,通过球化退火把 GCr15 材料中的碳化物球化,得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物组织,降低材料组织硬度,提高材料塑性机能,改善材料金属切削机加工性能。行星滚柱

50、丝杠的丝杠行星滚柱丝杠的丝杠/螺母与滚柱分别选取螺母与滚柱分别选取合金结构钢合金结构钢 50CrMo4/GCr15 高碳铬轴高碳铬轴承钢承钢作为原材料。作为原材料。在行星滚柱丝杠的运行过程中,丝杠螺母滚柱的螺纹滚道会受到连续、周期、频繁的振动及摩擦,导致丝杠工件由于工作温度升高而出现滚道磨损、热变形等失效形式,因此需要选取硬度高、耐磨性强、承载力强及温度适应性良好的材料,还需要考虑材料的切削性能及经济性。根据航天精密传动机构行星滚柱丝杠的设计与研究,丝杠常选用合金结构钢 50CrMo4,其强度和淬透性比 35 CrMo更好,调质后有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力,低温冲击韧性良好,高温情况下仍

51、有高蠕变强度和持久强度;螺母和滚柱选取 GCr15 高碳铬轴承钢,其综合性能良好,淬火和回火后具有高而均匀的硬度、良好的耐磨性和高的接触疲劳寿命,热加工变形性能和切削加工性能均较好。南京工艺行星滚柱丝杠副在淬火后的硬度可达 HRC58 以上,主要应用于伺服电动缸。表表 7:丝杠主要使用的原材料的化学元素成分含量(丝杠主要使用的原材料的化学元素成分含量(%)C Si Mn S P Cr Mo GCr15 高渗碳轴承钢 最小值 0.95 0.15 0.2-1.3 最大值 1.05 0.35 0.4 0.02 0.027 1.65 50CrMo4 超高强度合金结构钢 最小值 0.46 0.1 0.5

52、-0.9 0.15 最大值 0.54 0.4 0.8 0.035 0.035 1.2 0.3 数据来源:金属加工杂志社,东北证券 2.2.国内在丝杠领域研究起步较晚,高端丝杠较海外差距显著 受益于学界持续研究、政策支持等因素,我国滚珠丝杠迅速发展,但高端产品仍较受益于学界持续研究、政策支持等因素,我国滚珠丝杠迅速发展,但高端产品仍较海外存在显著差距。海外存在显著差距。滚珠丝杠起源于 19 世纪末,1940 年美国通用公司将其用于汽车方向盘转向机构后开始被广泛使用。1965 年滚珠丝杠在数控车床上的应用取得突 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 13/34 机械设备机械设备

53、/行业深度行业深度 破性进展,助力加快机械制造业的发展。滚珠丝杠的发展方向从“敏捷省能传动”向“高速度、高精度和高可靠性传动”演进。国内自 20 世纪 50 年代开展大量滚珠丝杠相关研究,于 1964 年自主研制出第一套滚珠丝杠副,在国内学界持续研究、有限元分析相关软件成熟、政策支持等因素推动下,我国滚珠丝杠迅速发展。当前我国中低档产品已接近持平海外同类竞品,而高端产品与海外巨头仍有显著差距。当前海外厂商可稳定生产 C1 级滚珠丝杠,而国内厂商可稳定生产 C2 级滚珠丝杠,尚无法稳定供应 C1 级产品。历经历经超超 80 年年的研究历程的研究历程,海外龙头构建了行星滚柱丝杠的全面理论体系与成熟

54、产海外龙头构建了行星滚柱丝杠的全面理论体系与成熟产品矩阵品矩阵。瑞典发明家 Carl Bruno Strandgren 于 1942 年申请行星滚柱丝杠的第一个发明专利,并于十多年后优化设计了带螺旋升角的滚柱丝杠,为海外学术界此后的大量相关研究奠定理论基础。William J.Roantree 和 Oliver Saari 分别在 1968 年和 1986年设计了差动式行星滚柱丝杠和轴承环型行星滚柱丝杠。1987 年,大冢次郎等对标准式的三大构件进行了运动学和轴向刚性分析。1996 年,美国 Lemor P 等推导出标准式的承载能力和传动效率等计算公式。当前行星滚柱丝杠理论研究主要集中于结构参

55、数、啮合特性、运动学、承载特性、摩擦及效率等方向。目前,德国 Schaeffler、瑞士 Rollvis、瑞典 SKF、德国 INA、美国 Exlar、瑞士 GSA、英国 Power Jack、德国 LTK 等国外龙头均在行星滚柱丝杠的精度等级、润滑维护、应用平台等领域形成理论体系,积累大量生产应用经验,形成针对下游各行业的成熟产品系列,但由于技术封锁,行星滚柱丝杠的设计、制造、装配等关键技术尚未公开。国内关于行星滚柱丝杠的研究起步较晚,国内关于行星滚柱丝杠的研究起步较晚,国内企业尽管已实现小批量量产,但产品国内企业尽管已实现小批量量产,但产品参数及品种均落后于海外,尚处于初级阶段。参数及品种

56、均落后于海外,尚处于初级阶段。国内关于行星滚柱丝杠的研究起步于20 世纪 90 年代,学界从结构设计、运动分析、接触特性等方面进行相关研究并收获一定成果。目前的基础理论研究仍处于初步阶段,尚未形成系统理论成果,在传动效率、性能分析、试验研究等方面的研究相对不足,因此尽管如博特精工、优励聂夫、扬州众孚等公司均已实现行星滚柱丝杠的小批量生产,但在传动效率、承载能力、精度、寿命、尺寸、生产一致性等指标上落后于海外,产品品种及应用范围也显著小于国外。表表 8:滚珠丝杠发展历程简介滚珠丝杠发展历程简介 国外(欧国外(欧美)美)萌芽期萌芽期 1874 年,滚珠丝杠的基本构造在美国以专利申请的形式问世 19

57、17 年,螺纹磨床问世和螺纹磨削技术的进步,使其在精度和性能上有所提高 1940 年,美国首先将滚珠丝杠用于汽车转向装置上,使其正式商品化 发展期发展期 1952 年,第一台数控机床问世,其后续发展大大推动了滚珠丝杠的专业化生产 1954 年,瑞典人申请了标准式和反向式行星滚柱丝杠专利 1970 年,欧美各大厂商各类型行星滚柱丝杠产品成熟 成熟期成熟期 当前,博世力士乐、NSK、Hiwin technologies Corp、黑田精密等品牌在高端市场占据垄断地位,产品已应用于工业机械、生命科学、医疗设备、电子设备、光学和半导体设备等领域 国内国内 萌芽期萌芽期 1964 年,我国自行研制出第一

58、套滚珠丝杠副 1982 年,行业标准 JB3162-1982滚珠丝杠副的诞生,代表了我国滚珠丝杠副的发展越过原始起步阶段,滚珠丝杠副形成较为成熟的加工工艺 发展期发展期 1991 年制定国家标准等效于 ISO3408:1991滚珠丝杠副国际标准,国产制造标准已经完全与国际标准接轨 平台期平台期 当前,我国中低档产品与国外同类产品差距较小或基本持平,但生产效率低于国外;高性能、高档次的产品与 NSK、THK、INA 等知名企业有明显差距,尚无在国际上有影响力的知名品牌 数据来源:观研天下,东北证券 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 14/34 机械设备机械设备/行业深度行

59、业深度 中国大陆企业在滚珠丝杠中低端市场占据一定份额,但在高端市场的市占率仍较低。中国大陆企业在滚珠丝杠中低端市场占据一定份额,但在高端市场的市占率仍较低。根据金属加工公众号,中国台湾的上银、银泰在国内中低端滚珠丝杠市场占据主要份额,而力士乐、THK、NSK 等日德厂商基本垄断国内中高端滚珠丝杠市场。汉江机床、南京工艺等中国大陆企业在中低端市场占据一定份额,但在高端市场的市占率仅 5%,在加工制造水平、生产规模都显著落后于海外龙头。近年来,随着国产高端滚珠丝杠性能不断提升,叠加价格优势,高端滚珠丝杠国产替代进程持续推进。图图 9:国内厂商在国内中低端滚珠丝杠市场占据一国内厂商在国内中低端滚珠丝

60、杠市场占据一定份额定份额 图图 10:日德厂商占据国内高端滚珠丝杠市场的主要日德厂商占据国内高端滚珠丝杠市场的主要份额份额 数据来源:金属加工公众号,东北证券 数据来源:金属加工公众号,东北证券 国内滚柱丝杠市场仍由海外厂商主导,国内企业产品的应用场景相对有限。国内滚柱丝杠市场仍由海外厂商主导,国内企业产品的应用场景相对有限。根据 E公司滚柱丝杠产品营销策略研究,Rollvis 和 GSA 各占据国内滚柱丝杠市场 26%的份额,Ewellix 占据 14%的份额,而南京工艺、博特精工各占 8%的份额,且产品应用场景集中于军工行业。图图 11:2022 年国内滚柱丝杠市场份额预测年国内滚柱丝杠市

61、场份额预测 数据来源:E 公司滚柱丝杠产品营销策略研究,东北证券 近年来国内持续加大行星滚柱丝杠的相关研究,推动产学研积极合作。近年来国内持续加大行星滚柱丝杠的相关研究,推动产学研积极合作。2009 年之前,每年全球行星滚柱丝杠的专利申请数量不超过 15 项,且多来源于日本、德国、瑞士等国,申请人主要包括德国舍弗勒、瑞典 SKF 等海外巨头;而 2010 年至今,专利中国大陆:汉江机床、南京工艺等,30%中国台湾:上银、银泰,40%德系:力士乐日系:THK、NSK,30%中国大陆:汉江机床、南京工艺等,5%中国台湾:上银、银泰,5%德系:力士乐日系:THK、NSK,90%Ewellix,14%

62、Rollvis,26%GSA,26%Rexroth,12%CMC,3%优仕特,3%南京工艺,8%博特精工,8%请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 15/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 申请数量迅速增长,其中我国专利申请量显著提升,覆盖领域涉及总体结构设计、丝杠及螺母螺纹的加工制造、传动精度及效率测量、刚度特性试验等。国内如博特精工、汉江机床等企业积极联合南京理工大学等高校进行产学研合作,加强基础理论研究。我们认为,随着国内企业不断收获行星滚柱丝杠的理论研究成果,理论体系与产品矩阵有望持续完善,并实现国产行星滚柱丝杠的规模量产。图图 12:行星滚柱丝杠领域的专利申

63、请:行星滚柱丝杠领域的专利申请数量分析数量分析 数据来源:行星滚柱丝杠技术专利分析,东北证券 3.市场空间扩容,高端丝杠国产替代持续推进市场空间扩容,高端丝杠国产替代持续推进 3.1.滚珠丝杠:机床丝杠国产替代及汽车智能化趋势方兴未艾 滚珠丝杠的主要应用场景滚珠丝杠的主要应用场景是是机床,汽车、机器人与生产线等领域机床,汽车、机器人与生产线等领域也具备广阔应用也具备广阔应用空空间间。从产业链来看,滚珠丝杠的上游包括钢材等原材料及丝杠、螺母等零部件,而下游应用领域主要包括数控机床、航空航天、汽车等领域,其中机床是最主要的应用场景。随着制造业向数字化、智能化的转型升级,滚动功能部件在汽车、机器人与

64、生产线领域等的应用也将逐步增加。图图 13:滚动功能部件的下游应用场景滚动功能部件的下游应用场景 数据来源:第三届滚动功能部件用户调查分析报告,东北证券 010203040506070801988199319982003200820132018国内国外0%10%20%30%40%50%60%请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 16/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 适用于适用于不同应用场景的不同应用场景的滚珠丝杠滚珠丝杠精度等级精度等级各不相同,机床精度要求最高,各不相同,机床精度要求最高,工业机器工业机器人、通用机械等领域的精度要求相对不高人、通用机械等领域的精

65、度要求相对不高。根据南京工艺官网,数控机床的精度等级覆盖 P1-T10,以 P1-P5 为主,其中磨床与坐标镗床主要使用 P3 级以上的滚珠丝杠;半导体/印刷版制造设备的细分环节存在分化:曝光设备、引线焊接机、探测器所需精度等级在 P1-P2,而化学处理设备的精度等级相对较低;工业机器人、通用机械专用机械的精度等级集中在 P3-T10,精度等级相对不高;而冶金设备机械、电动注塑机、橡塑机械的精度等级相对较低。图图 14:各类机械适用滚珠丝杠副的精度等级:各类机械适用滚珠丝杠副的精度等级 数据来源:南京工艺综合样本,东北证券 3.1.1.机床用滚珠丝杠市场空间稳步增长,高端丝杠国产替代进程提速

66、机床是国家装备制造业最重要的基础装备,机床是国家装备制造业最重要的基础装备,国产机床高端化发展提速。国产机床高端化发展提速。作为高端装备“工业母机”,数控机床是国家装备制造业最重要的基础装备,其品质对各类装备的性能与精度有直接影响。2015 年以来,国产中高端数控机床发展提速,根据滚动功能部件用户调查分析报告,目前国内企业采用的中高端滚珠丝杠副部件的精度集中于 P1-P3 和 P3-P5,合计占比达 88.3%,印证了我国中高端数控机床装备水平正逐步提升。表表 9:我国企业采用的中高端滚珠丝杠副精度统计表我国企业采用的中高端滚珠丝杠副精度统计表 P3 P3-P5 C3 C3-C5 C5 201

67、1 15%57%6%4%16%2%2020 46%43%12%数据来源:第二届滚动功能部件用户调查分析报告,第三届滚动功能部件用户调查分析报告,东北证券 受益于新能源、精密模具等新兴行业崛起,国内数控机床受益于新能源、精密模具等新兴行业崛起,国内数控机床市场空间稳步增长。市场空间稳步增长。随着精密模具、新能源、航空航天、轨道交通、3D 打印、生物医药等高度依赖数控机床进行生产制造的新兴产业迅速崛起,数控机床空间稳步增长。根据前瞻产业研究院,预计2022/2026年我国数控机床市场空间分别为4024/5148亿元,2021-2026年CAGR达 6.7%。请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正

68、文后的声明及说明 17/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 图图 15:国内数控机床市场空间或将稳步增长国内数控机床市场空间或将稳步增长 数据来源:前瞻产业研究院,东北证券 机床机床作为“工业母机”受国家高度关注作为“工业母机”受国家高度关注,出台,出台相关相关政策政策支撑行业快速支撑行业快速发展。发展。机床作为“工业母机”,是智能制造装备的重要基础,其发展水平高低是我国从制造大国到制造强国转变的关键指标。当前,国家及各地方政府对智能装备、数控机床等产业都表现出高度的重视,制定并实施了一系列促进行业发展的法规及产业政策。表表 10:机床行业相关政策机床行业相关政策 时间时间 部门部门 政

69、策政策 内容内容 2023 年8 月 工业和信息化部、财政部、国家税务总局等三部门 工业母机企业增值税加计抵减政策 自 2023 年 1 月 1 日至 2027 年 12 月 31 日,对生产销售先进工业母机主机、关键功能部件、数控系统的工业母机企业,允许按当期可抵扣进项税额加计 15%抵减企业应纳增值税税额。2022 年2 月 发改委 关于印发促进工业经济平稳增长的若干政策的通知 明确加大中小微企业设备器具税前扣除力度,中小微企业2022 年度内新购置的设备器具折旧可选择一次性税前扣除或减半扣除 2021 年12 月 工业和信息化部等八部门“十四五”智能制造发展规划 到 2025 年,智能制

70、造装备的市场满足率要超过 70%,培育150 家以上专业水平高、服务能力强的智能制造系统解决方案供应商。研发智能立/卧式五轴加工中心、车铣复合加工中心、高精度数控磨床等工作母机 2021 年8 月 国资委 国资委党委扩大会议 针对工业母机等加强关键核心技术攻关,开展补链强链专项行动,加强上下游产业协同 2021 年12 月 发改委、工信部 关于振作工业经济运行 推动工业高质量发展的实施方案的通知 要引导企业加快技术改造和设备更新,实施工业企业技术改造投资升级导向计划 2019 年10 月 工信部、发改委 制造业设计能力提升专项行动计划(2019-2022 年)总体目标在高端数控机床、工业机器人

71、、汽车等行业,以及节能环保、人工智能等领域实现原创设计突破 2018 年11 月 统计局 战略性新兴产业分类(2018)将金属切削机床、金属成形机床、工业机器人制造等列入高端装备制造产业大类中的智能制造装备产业-5%-2%1%4%7%10%0100020003000400050002017201820192020202120222023E2024E2025E2026E市场空间(亿元)YoY(右轴)请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 18/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 2018 年8 月 工信部、国标委 国家智能制造标准体系建设指南(2018 年版)围绕新一代信

72、息技术、高端数控机床与机器人、航空航天装备等十大重点领域,优先在重点领域实现突破,并逐步覆盖智能制造全应用领域 2017 年12 月 工信部 促进新一代人工智能产业发展三年行动规划(2018-2020 年)提升高端数控机床与工业机器人的自检测、自校正、自适应、自组织能力和智能化水平 2016 年11 月 国务院 关于印发“十三五”国家战略性新兴产业发展规划的通知 加快高端数控机床与智能加工中心研发与产业化,突破多轴、多通道、高精度高端数控系统、伺服电机等主要功能部件及关键应用软件,开发和推广应用精密、高速、高效、柔性并具有网络通信等功能的高端数控机床 2016 年5 月 国务院 国家创新驱动发

73、展战略纲要 加快实施已部署的国家科技重大专项,聚焦目标、突出重点,攻克高端通用芯片、高端数控机床、集成电路装备等方面的关键核心技术 2015 年5 月 国务院 中国制造 2025 将高端数控机床列为十项重点领域之一,开发一批精密、高速、高效、柔性数控机床等前沿技术和装备及集成制造系统 数据来源:中国政府网等,东北证券 滚珠丝杠用于实现机床工作台、刀架的精密进给。滚珠丝杠用于实现机床工作台、刀架的精密进给。在数控机床中,滚珠丝杠接受伺服电机驱动,从而实现机床工作台、刀架的横向、纵向精密进给,是保证其制造精度、系统刚性、加工精度保持性的最核心部件,也是军民两用高端装备的关键基础部件。机床的一套运行

74、机构通常由两道滚动直线导轨与一根滚珠丝杠构成。尽管全球多数机床厂倾向于自产自制主轴、摆头等功能部件,但基本外采滚动功能部件。受益于机床高端化发展,机床用滚珠丝杠市场空间受益于机床高端化发展,机床用滚珠丝杠市场空间持续增长。持续增长。根据科德数控与纽威数控的招股说明书,2018-2020 年传动部件采购成本占营收的平均占比分别为 14.6%、11.5%、12.5%,随着机床高端化发展,对传动精度的要求逐步提升,假定 2021 年起每年占比提升 0.2%;通常滚珠丝杠在机床传动部件中的价值量占比 20%-30%,我们假定滚珠丝杠在传动部件中的价值量占比约为 25%,测算得 2022 年国内机床用滚

75、珠丝杠市场规模约 61 亿元。表表 11:机床用滚珠丝杠市场空间预测(亿元)机床用滚珠丝杠市场空间预测(亿元)2018 2019 2020 2021 2022 中国机床消费额 1922.12 1534.32 1464.44 1801.38 1839.95 滚动功能部件价值量占比 12.9%12.9%12.9%13.1%13.3%机床用滚动功能部件市场规模 247.26 197.37 188.38 235.33 244.04 滚珠丝杠在滚动功能部件中的价值量占比 25%25%25%25%25%机床用滚珠丝杠市场空间 61.8 49.3 47.1 58.8 61.0 数据来源:Wind,VDW,纽

76、威数控招股说明书,科德数控招股说明书等,东北证券。注:中国机床消费额已经过欧元兑换人民币汇率的调整。近年近年国内滚动功能部件产品性能稳步提升国内滚动功能部件产品性能稳步提升、进步显著,与海外差距或加速收窄、进步显著,与海外差距或加速收窄。根据 2020 年第三届滚动功能部件用户调查分析报告,国产滚动功能部件的优势主要集中于价格及服务,性能优势从 2011 年的第 4 位升至第 3 位,且 82.7%的被调查下游用户认为国内中高端滚动功能部件进步较大/进步很大。请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 19/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 图图 16:国产滚动功能部件优

77、势分析:国产滚动功能部件优势分析 图图 17:用户对近年来国产中高档滚动功能部件发展:用户对近年来国产中高档滚动功能部件发展的评价分析的评价分析 数据来源:第三届滚动功能部件用户调查分析报告,东北证券 数据来源:第三届滚动功能部件用户调查分析报告,东北证券 近年来国产滚珠丝杠副在中高端应用场景的使用比例显著提升近年来国产滚珠丝杠副在中高端应用场景的使用比例显著提升,国产替代持续推进,国产替代持续推进。根据第二届/第三届滚动功能部件用户调查分析报告,2020 年采用中高端国产滚珠丝杠副的比例为 40%-59%的公司占比由 2011 年的 14 升至 34.3%,采用中高端进口滚珠丝杠副的比例为

78、80%-100%的公司占比由 2011 年的 52%降至 7.1%。我们认为随着国内滚动功能部件厂商持续研发,推动提升丝杠产品性能,国内厂商在高端滚珠丝杠领域的市占率或持续提升。表表 12:采用中高档滚珠丝杠副的公司数量分布分析采用中高档滚珠丝杠副的公司数量分布分析 2011 年 2020 年 国产比例 进口比例 国产比例 进口比例 0-19%39%10%14.6%15.5%20%-39%23%10%29.7%24.6%40%-59%14%13%34.3%32.5%60%-79%12%15%16.1%20.3%80%-100%12%52%5.4%7.1%数据来源:第二届滚动功能部件用户调查分析

79、报告,第三届滚动功能部件用户调查分析报告,东北证券 3.1.2.汽车智能化趋势下,车用滚珠丝杠市场空间扩容 电子助力转向系统、电子驻车系统、线控制动系统等汽车零部件的渗透率电子助力转向系统、电子驻车系统、线控制动系统等汽车零部件的渗透率提升或将提升或将抬升滚珠丝杠的应用规模。抬升滚珠丝杠的应用规模。滚珠丝杠凭借高精度、传动效率高等优势,广泛应用于汽车各类传动系统中。随着汽车智能化发展,电子助力转向系统、电子驻车系统、线控制动系统等汽车零部件的渗透率有望持续提升,进一步抬升滚珠丝杠市场空间。电子助力转向系统(电子助力转向系统(EPS):):随着新能源汽车对续航里程的需求持续提升,齿条式电动助力转

80、向系统(R-EPS)有望凭借大扭矩推力、高传动效率持续提升渗透率,从而提升滚珠丝杠在电能源汽车中的应用。电子驻车系统(电子驻车系统(EPB):):当前 EPB 制动钳主要包括螺纹转动及滚珠丝杠传动,其中滚珠丝杠传动在传动效率、运行平稳性、使用寿命等方面更具优势,多用于中高端车型。滚珠丝杠将受益于 EPB 渗透率及滚珠丝杠在 EPB 中的渗透率提升。线控制动:线控制动:从传动原理来看,电子机械制动系统(EMB)与电子液压制动系统(EHB)均使用滚珠丝杠以获得结构紧凑、高精度、低噪音等优势。进步很大,31.70%进步比较大,51%进步较小,16.30%没有进步,1%请务必阅读正文后的声明及说明请务

81、必阅读正文后的声明及说明 20/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 图图 18:2001-2022 年中国汽车销量及增长率(万辆)年中国汽车销量及增长率(万辆)图图 19:2013-2022 年新能源汽车销量及增速年新能源汽车销量及增速 数据来源:中国汽车工业协会,东北证券 数据来源:中国汽车工业协会,东北证券 3.2.行星滚柱丝杠:有望替代滚珠丝杠及液压传动,人形机器人抬升空间上限 行星滚柱丝杠的应用场景非常广泛,目前主要运用于军工、航空航天等重载领域。行星滚柱丝杠的应用场景非常广泛,目前主要运用于军工、航空航天等重载领域。行星滚柱丝杠具备高响应速度、高承载等优势,因此应用场景非常广泛

82、,可作为大推力电动缸的关键传动零部件,应用于军工、航空航天、通用自动化、食品加工与包装、汽车、医疗机械、机床、石油化工、核工业等领域。目前受制于其高昂价格,主要应用于军工、压力机床、钢铁等有重载需求的特殊场景。根据行星滚柱丝杠电动缸应用现状,行星滚柱丝杠电动缸的应用领域主要集中在国防、汽车、冶金等领域。国防:国防:应用于航天飞行器姿态控制、导弹发射架姿态控制、坦克炮杆随动系统和起落架收放等;汽车:汽车:以引进美国 EXLAR 产品为主,应用于压装、装配和焊接等生产线上;通用自动化:通用自动化:在地毯网布编制设备中,利用行星滚柱丝杠电动缸易于精确位置控制的特点,完成灵活多变的图案设计及编制加工;

83、能源及控制:能源及控制:用于调节阀控制和辅助设备举升。图图 20:2014 年年 Exlar 公司滚柱丝杠电动缸的应用行业分布公司滚柱丝杠电动缸的应用行业分布 数据来源:行星滚柱丝杠电动缸应用现状,东北证券 行星滚柱丝杠的市场规模相对较小行星滚柱丝杠的市场规模相对较小,未来,未来或或稳定增长。稳定增长。尽管行星滚柱丝杠具备高承载等优异性能,是诸多应用场景的优质选择,但由于高制造壁垒、高昂售价、存在替代方案等因素,行星滚柱丝杠的市场规模较小。根据 Persistence Market Research,2023 年全球行星滚柱丝杠的市场规模约 3 亿美元,未来随着制造水平的发展,市场对高速、高精

84、、高承载部件的需求不断提升,叠加国内厂商规模量产后推-10%0%10%20%30%40%50%050010001500200025003000200120052009201320172021销量YoY(右轴)-10%80%170%260%350%010020030040050060070020132015201720192021销量(万辆)YoY(右轴)军工/航天国防,20%通用自动化设备,19%食品加工与包装设备,12%汽车制造,12%车辆设备,10%建筑材料行业,3%医疗设备,7%测试、仿真及娱乐设备,4%能源/过程控制,7%其他行业,6%请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明

85、及说明 21/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 动售价下降,行星滚柱丝杠市场空间有望以 6.4%的复合年均增长率增至 2033 年的5.57 亿美元。图图 21:滚柱丝杠市场空间预计滚柱丝杠市场空间预计(亿美元)(亿美元)数据来源:Persistence Market Research,东北证券 3.2.1.行星滚柱丝杠有望替代滚珠丝杠及液压传动 行星滚柱丝杠行星滚柱丝杠兼具兼具高承载、高精度、长寿命、小体积等优势,更适用于高承载要求、高承载、高精度、长寿命、小体积等优势,更适用于高承载要求、高工况稳定性要求的应用场景,有望在多领域替代滚珠丝杠及液压传动。高工况稳定性要求的应用场景,有

86、望在多领域替代滚珠丝杠及液压传动。目前,典型的直线机构包括齿轮齿条、直线电机、气动缸、液压缸、滚珠丝杠和行星滚柱丝杠。相较于滚珠丝杠,行星滚柱丝杠具有高承载、长寿命、高精度、高稳定性等优势,有望在大吨位注塑机、自冲铆设备、伺服压力机设备、航空航天等存在高承载要求、工况复杂的应用场景与医疗器械、光学仪器等存在高精度、小导程需求的应用场景替代滚珠丝杠。相较于传统液压传动设备,行星滚柱丝杠电动缸无油液泄露的污染问题,更易维护,还兼具高承载、高精度、快响应、高效率、低能耗、小体积等优点,是液压传动设备在机床、石油化工、航空航天、船舶、电力、工程机械等行业的理想替代产品。表表 13:行星滚柱丝杠电动缸对

87、比其他解决方案的技术优势行星滚柱丝杠电动缸对比其他解决方案的技术优势 直线电机系统直线电机系统 气动伺服系统气动伺服系统 液压伺服系统液压伺服系统 齿轮齿条系统齿轮齿条系统 滚珠丝杠系统滚珠丝杠系统 行星滚柱丝杠系统行星滚柱丝杠系统 承载能力承载能力 低 高 很高 高 高 很高很高 寿命寿命 较长 较长 较长 较长 较长 很长很长 速度速度 较快 很快 中等 较快 中等 很快很快 有无泄露有无泄露 无 有 有 有 无 无 位置可控性位置可控性 容易 很困难 困难 容易 容易 容易 抗冲击性抗冲击性 高 高 很高 高 很高 很高很高 机械刚度机械刚度 中等 低 高 高 中等 较高 相对体积相对体

88、积 小 大 大 大 中等 小小 摩擦摩擦 小 中等 小 小 小 小 效率效率-中等 中等 很高 很高 较高较高 安装安装 简单 复杂 复杂 简单 简单 简单 来源:行星滚柱丝杠承载与摩擦特性研究,东北证券 01234562023E2033E 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 22/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 表表 14:行星滚柱丝杠替代滚珠丝杠的应用场景行星滚柱丝杠替代滚珠丝杠的应用场景 细分市场细分市场 行星滚柱丝杠的相对优势行星滚柱丝杠的相对优势 医疗器械、光学仪器医疗器械、光学仪器 导程小、高精度、稳定性好、寿命长 机器人、自动化机器人、自动化 响应

89、快、导程小、高精度、高负载、寿命长 机床机床 导程小、高精度、高负载、寿命长 来源:新剑传动官网,东北证券 行星滚柱丝杠在制动系统、转向系统等汽车工业领域具备广阔的应用场景。行星滚柱丝杠在制动系统、转向系统等汽车工业领域具备广阔的应用场景。电子机械制动系统(EMB)使用电信号实现制动,具有响应速度快、可靠性高等优点,相较于电子液压制动系统(EHB)去除繁杂的液压部件,整体结构更紧凑,同时避免真空助力器和制动管道破损泄露风险和制动液泄露问题。此外,EMB 便于维修和日常养护,大大减少整车质量,提升汽车燃油经济性。当前 EHB 为行业主流,EMB尚在研发改进中,但发展前景广阔。此外,行星滚柱丝杠还

90、有望应用于后轮转向系统(iRWS)、线控转向系统(SBW)等汽车工业领域,替代现有的技术体系成为主流技术方向。图图 22:EMB 与与 EHB 的构成及优缺点对比的构成及优缺点对比 数据来源:面向智能汽车的线控制动系统主动制动控制与应用,东北证券 3.2.2.人形机器人:受益于产业化进程提速,进一步打开百亿市场空间 特斯拉人形机器人契合“机器换人”的发展趋势,潜在应用特斯拉人形机器人契合“机器换人”的发展趋势,潜在应用场景场景及及发展空间广阔。发展空间广阔。特斯拉人形机器人一经推出就引起市场广泛关注。随着我国人口红利消退,劳动供 给减少,用工成本上行,“机器换人”也成为了近年的发展新趋势。人形

91、机器人由于接近人体构造,工作场景适应能力强,被认为是未来替代人类从事的各类危险、重复或无聊工作的最可能选择,发展前景广阔。尽管当前人形机器人的应用场景相对有限,但产业端也在持续推进其在工业制造、医疗、养老、安全应急等领域的应用。特斯拉人形机器人产业化进程持续提速。特斯拉人形机器人产业化进程持续提速。自 2021 年特斯拉首次公布人形机器人项目以来,Optimus 的进步肉眼可见。在 2023 年 5 月的特斯拉股东大会上,特斯拉人形机器人更是展现了不少精准操作的能力,产品落地并实现产业化似乎渐行渐近。根据 23H1 特斯拉财报电话会议,目前特斯拉已制作约 10 个 Optimus 机器人,预计

92、明年在特斯拉工厂进行实用性测试。基于特斯拉拥有成熟的电动车产业链,且人形机器人与汽车等行业在零部件上可得到有效复用,我们认为特斯拉人形机器人有望于 2025 年实现小批量量产,产业化进程进一步提速。未来特斯拉人形机器人能否能 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 23/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 实现马斯克“大规模生产、且售价低于 2 万美元”的目标,我们认为技术进步与降本是核心,应用场景的开拓进展也是需要重点关注的方面。Optimus 机器人采用反向式行星滚柱丝杠方案。机器人采用反向式行星滚柱丝杠方案。特斯拉 Optimus 人形机器人的关节主要由执行器驱动

93、,包括 14 个旋转执行器、14 个线性执行器与 12 个手关节执行器。我们根据关节位置及输出形式判断,特斯拉人形机器人中:肩关节使用 3 个旋转执行器;轴关节使用 1 个线性执行器;腕关节使用 1 个旋转执行器和 2 个线性执行器;髋关节使用 2 个旋转执行器和 1 个线性执行器;膝关节使用 1 个线性执行器;踝关节使用 2 个线性执行器;躯干使用 2 个旋转执行器。Optimus 机器人采用反向式行星滚柱丝杠方案,其具有结构紧凑、承载力大等优势,可用于线性执行器实现关节传动的精准控制,助力机器人执行复杂精细的任务。表表 15:特斯拉特斯拉 Optimus 机器人机器人 28 个执行器分布个

94、执行器分布 部位部位 旋转执行器旋转执行器 线性执行器线性执行器 部位部位 旋转执行器旋转执行器 线性执行器线性执行器 肩关节肩关节 Right shoulder yaw 1 Left shoulder yaw 1 Right shoulder rolll 1 Left shoulder rolll 1 Right shoulder pitch 1 Left shoulder pitch 1 肘关节肘关节 Right elbow pitch 1 Left elbow pitch 1 腕关节腕关节 Right wrist yaw 1 Left wrist yaw 1 Right wrist ro

95、ll 1 Left wrist roll 1 Right wrist pitch 1 Left wrist pitch 1 髋关节髋关节 Right hip yaw 1 Left hip yaw 1 Right hip roll 1 Left hip roll 1 Right hip pitch 1 Left hip pitch 1 膝关节膝关节 Right knee pitch 1 Left knee pitch 1 踝关节踝关节 Right ankle roll 1 Left ankle roll 1 Right ankle pitch 1 Left ankle pitch 1 躯干躯干

96、Torso roll 1 Torso yaw 1 来源:Tesla AI Day,东北证券 图图 23:特斯拉人形机器人特斯拉人形机器人线性线性执行器中采用执行器中采用反向反向行星滚柱丝杠行星滚柱丝杠 数据来源:Tesla AI Day2022,东北证券 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 24/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 Optimus 产业化落地后有望为行星滚柱丝杠开拓超百亿的增量市场空间。产业化落地后有望为行星滚柱丝杠开拓超百亿的增量市场空间。我们假定特斯拉 Optimus 机器人线性执行器全部采用反向式行星滚柱丝杠,测算在 Optimus发展的不同产

97、业阶段可为行星滚柱丝杠创造的增量空间。根据阿里巴巴 1688 网等报价,当前 Rollvis 行星滚柱丝杠售价在 1.2-2 万元之间,假定行星滚柱丝杠实现国产替代,并随着工艺完善、规模效应而不断降低生产成本及售价。测算得当 Optimus机器人销量达 100 万台时,对应的行星滚柱丝杠增量市场空间达 140 亿元。表表 16:特斯拉人形机器人产业化特斯拉人形机器人产业化可创造的可创造的丝杠丝杠增量空间测算增量空间测算 Optimus 机器人销量(万台)1 5 10 50 100 200 单台人形机器人行星滚柱丝杠用量(个)14 14 14 14 14 14 行星滚柱丝杠需求增量(万个)14

98、70 140 700 1400 2800 行星滚柱丝杠均价(元)12000 10000 7000 2000 1000 800 增量市场规模(亿元)16.8 70 98 140 140 224 来源:Tesla AI Day,东北证券 展望未来,根据马斯克采访言论,未来特斯拉人形机器人产量将达百万台,在技术成熟、成本进一步下探的情况下,其远期数量可能超过人类,行星滚柱丝杠将迎来广阔空间。而国内厂商凭借完善产业链配套与较低的人工成本,有望成为特斯拉人形机器人实现低成本产业化的核心力量。从丝杠的制备壁垒来看,我们认为从丝杠的制备壁垒来看,我们认为具备丝具备丝杠制备相关技术积淀、具备资金实力、较早布局

99、丝杠业务的杠制备相关技术积淀、具备资金实力、较早布局丝杠业务的企业有望乘人形机器人企业有望乘人形机器人产业化进程推进的东风而充分受益。产业化进程推进的东风而充分受益。4.相关标的相关标的:4.1.恒立液压:国内液压行业龙头,积极布局滚珠丝杠/行星滚柱丝杠 公司公司是是国内液压行业龙头,产品国内液压行业龙头,产品系列系列丰富。丰富。公司是国内液压件龙头,产品系列包括高压油缸、高压泵塞泵、液压多路阀、工业阀、液压系统、液压测试台及高精密液压铸件等。液压元件及系统是大型机械核心传动装置,公司下游领域包括行走机械、地下掘进设备、海工海事机械、特种车辆、新能源等,客户包括卡特彼勒、日本神钢、久保田建机、

100、三一重工、徐工机械、中铁工程等全球知名主机厂商。图图 24:恒立液压近年营收情况(亿元)恒立液压近年营收情况(亿元)图图 25:恒立液压近年归母净利润情况(亿元)恒立液压近年归母净利润情况(亿元)数据来源:Wind,东北证券 数据来源:Wind,东北证券 公司公司精密加工制造精密加工制造技术底蕴深厚技术底蕴深厚,积极布局积极布局线性驱动器线性驱动器等新业务等新业务,预计,预计 24Q2 实现实现投产投产。电动缸是液压缸的升级产品,采用机械结构传动,具有清洁、能效高、性能稳定、精度高等优势,在特定场景下能够替代液压缸及气动缸,市场前景广阔。经过多年研发,公司具备高精密液压铸造技术、摩擦焊接技术、

101、热处理技术、高压密-20%0%20%40%60%0204060801002018201920202021202223H1营收(亿元)营收YoY(右轴)-20%0%20%40%60%80%100%120%0510152025302018201920202021202223H1归母净利润(亿元)归母净利润YoY(右轴)请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 25/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 封技术、测试技术和先进机加工工艺技术等技术积淀,还具备较高的工艺集成能力与深厚工艺基础数据积累,拥有生产滚珠丝杠的技术、工艺及设备基础,积极布局液压行业替代升级技术。2023 年

102、 1 月,公司以 56.4 元/股非公开发行 3546 万股,募资约 20 亿元投向线性驱动器、超大重型油缸等项目。建成后将形成年产 10.4 万根标准滚珠丝杆电动缸、4500 根重载滚珠丝杆电动缸、750 根行星滚柱丝杆电动缸、10 万米标准滚珠丝杆、10 万米重载滚珠丝杆的产能。根据公司 2023 半年报,线性驱动器项目处于基建中,预计 24Q2 实现投产。表表 17:恒立液压募投项目情况恒立液压募投项目情况 序号序号 项目名称项目名称 拟投入募集资金拟投入募集资金(亿元)(亿元)目前进展目前进展 未来规划未来规划 1 恒立墨西哥项目 2.5 处于建设之中 2023 年第四季度投产 2 线

103、性驱动器项目 14 处于基建之中 预计 2024 年第二季度投产 3 恒立国际研发中心项目 0 处于建设之中 预计 2024 年第四季度完工并投入使用 4 通用液压泵技改项目 0 处于建设之中 预计 2023 年第四季度投产 5 超大重型油缸项目 1 处于基建之中 预计 2023 年第四季度投产 来源:恒立液压 2023 年中报,东北证券 4.2.贝斯特:涡轮增压器零部件国内领先,凭借相关技术积淀切入滚珠丝杠赛道 公司是公司是国内国内涡轮增压器涡轮增压器零部件领先企业零部件领先企业,三梯次产业联动驱动成长。三梯次产业联动驱动成长。公司专注于精密零部件与智能装备及工装产品的研发、生产及销售,并将

104、业务向高端航空装备制造及工业自动化装备延伸,目前形成“精密加工为特长、铸造产业为支撑、智能装备为驱动”的三梯次产业联动发展:第一梯次,涡轮增压器业务为公司主营业务,积极向增程式、混动汽车零部件拓展;第二梯次,定位电动汽车、氢燃料汽车核心零部件,向新能源汽车零部件赛道进行转型升级;第三梯次,全面布局直线滚动功能部件,向“工业母机”新赛道切入。图图 26:贝斯特近年营收情况(亿元)贝斯特近年营收情况(亿元)图图 27:贝斯特近年归母净利润情况(亿元)贝斯特近年归母净利润情况(亿元)数据来源:Wind,东北证券 数据来源:Wind,东北证券 凭借精密零部件生产技术积淀凭借精密零部件生产技术积淀全面布

105、局滚动功能部件,滚珠丝杠全面布局滚动功能部件,滚珠丝杠等等产品已产品已下线并进下线并进行送样验证。行送样验证。公司充分发挥工装夹具、智能装备等领域的技术优势及汽车行业的生产管理体系优势,以全资子公司宇华精机为独立平台,全面布局直线滚动功能部件,大力开拓高端机床、半导体装备、自动化产业、机器人等市场。公司积极吸引具有海内外知名企业工作经历的专业技术/管理人才加盟,并结合公司深耕智能装备等领域多年培养的自身技术人员,打造了经验丰富、技能过硬的技术团队。此外,公司引进约 300 台生产及检测等进口设备,配套软件及系统、公辅系统等 30 余套,项目达产后将具备年产 15 万套高精度滚珠丝杠副及 24.

106、8 万米高精度滚动导轨副部件的0%10%20%30%40%0369122018201920202021202223H1营收(亿元)营收YoY(右轴)0%10%20%30%40%50%60%70%0.00.51.01.52.02.52018201920202021202223H1归母净利润(亿元)归母净利润YoY(右轴)请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 26/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 生产能力。根据公司投资者关系活动记录表 230908,23H1 高精度滚珠丝杠副、直线导轨副等产品已实现首台套下线,部分产品已送样战略客户进行验证。4.3.秦川机床:可实现滚

107、珠丝杠及其精加工设备量产,技术积淀国内领先 公司在丝杠及其生产设备螺纹磨床等领域均具备深厚技术积淀公司在丝杠及其生产设备螺纹磨床等领域均具备深厚技术积淀,滚珠丝杠市占率国,滚珠丝杠市占率国内领先内领先。公司专业从事机床工具制造,是我国机床工具行业品类最多、精密复杂程度最高、产业链最完整、综合竞争优势显著的企业之一,在齿轮加工机床、加工中心、车削中心、螺纹磨床、复杂刀具等领域处于国内第一梯队,旗下核心产品包括磨齿机、螺纹磨床、数控机床、外圆磨床、加工中心等。控股子公司汉江机床建于1965 年,是当时国内唯一一家螺纹磨床定点生产商,具备国内领先的精密螺纹加工技术,滚珠丝杠产品可应用于五轴机床、新能

108、源汽车、自动化等高端制造领域。图图 28:秦川机床近年营收情况(亿元)秦川机床近年营收情况(亿元)图图 29:秦川机床近年归母净利润情况(亿元)秦川机床近年归母净利润情况(亿元)数据来源:Wind,东北证券 数据来源:Wind,东北证券 公司使用自制螺纹磨床制备滚珠丝杠,通过公司使用自制螺纹磨床制备滚珠丝杠,通过技改技改推动设备及丝杠的精度持续提升,推动设备及丝杠的精度持续提升,积极扩张滚珠丝杠的产能。积极扩张滚珠丝杠的产能。公司在丝杠的制备过程中,除立式加工中心、数控车床、钻床等部分粗加工通用设备采用外购,精加工全部为自主研发制造的螺纹磨床。截至23H1,汉江机床SGK743220/1高精度

109、数控丝杠磨床磨削精度能稳定达到P1级,达到国内先进水平。通过对螺纹磨床的高效升级改造,公司丝杠精度由 P1 升至 P0级,通过配置自制设备可提升 30%的效率,从而缩减 15%的成本。“新能源汽车领域滚动功能部件研发与产业化建设项目”于 2025 年达产后,滚珠丝杠/精密螺杆副产能将由 10 万件/年提升至 38 万件/年。表表 18:秦川机床募投项目情况秦川机床募投项目情况 序号 募集资金投资项目 项目投资总额(万元)拟使用募集资金(万元)1 秦创原 秦川集团高档工业母机创新基地项目(一期)59,060.00 45,396.23 2 新能源汽车领域滚动功能部件研发与产业化建设项目 20,00

110、0.00 18,000.00 3 新能源乘用车零部件建设项目 15,000.00 12,955.00 4 复杂刀具产业链强链补链赋能提升技术改造项目 11,700.00 10,000.00 5 补充流动资金 36,648.77 36,648.77 合计 142,408.77 123,000.00 数据来源:秦川机床 2022 年度向特定对象发行 A 股股票募集说明书,东北证券 4.4.五洲新春:国内轴承优质企业,汽车用滚珠丝杠进展迅速-20%-10%0%10%20%30%010203040502018201920202021202223H1营收(亿元)营收YoY(右轴)-1800%-1400%

111、-1000%-600%-200%200%-3-2-101232018201920202021202223H1归母净利润(亿元)归母净利润YoY(右轴)请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 27/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 国内领先的轴承制造商国内领先的轴承制造商,在热处理等加工工艺与原材料上具备一定优势,在热处理等加工工艺与原材料上具备一定优势。公司依托轴承核心关联技术逐步向风电滚子等产品拓展,主营产品涉及轴承、精密机械零部件与汽车安全系统、热管理系统零部件,是国内少数涵盖精密锻造、制管、冷成形、机加工、热处理、磨加工、装配的轴承、精密零部件全产业链企业。公司

112、轴承磨前技术全球先进,是国内轴承行业进口替代最具实力与潜力的企业之一,与轴承套圈、风电、汽车等下游领域的头部客户均有合作关系。在技术方面,公司拥有多年的精密制造经验,在热处理技术与冷成形加工等方面拥有国内领先的自主创新能力;在材料方面,公司与国内特种钢材供应商中信特钢合作多年,成功积累对特种钢材添加微量元素的相关经验。图图 30:五洲新春近年营收情况(亿元)五洲新春近年营收情况(亿元)图图 31:五洲新春近年归母净利润情况(亿元)五洲新春近年归母净利润情况(亿元)数据来源:Wind,东北证券 数据来源:Wind,东北证券 汽车用滚珠丝杠或于汽车用滚珠丝杠或于 23H2 量产,机器人用丝杠有望于

113、量产,机器人用丝杠有望于 23H2 交付样品。交付样品。公司重点跟踪机器人下游客户与最终用户的技术发展路线,研发生产机器人轴承及滚珠丝杠等零部件。根据公司公告,公司自 2021 年就开始研发转向系统丝杠螺母轴承组件,23H1 成功研发出新能源汽车电子助力转向系统(EPS)中控制精度最高的齿条式电动助力转向系统(REPS)所需的丝杠螺母轴承组件、新能源汽车电子驻车(EPB)、电子机械刹车(EMB)及电子液压刹车系统(EHB)等领域滚珠丝杠产品。近期公司与现有及潜在客户就滚珠丝杠进行积极沟通,部分产能将于 23H2 实现量产,成为公司业绩的又一增长极。此外,公司与主流机器人系统供应商在滚珠丝杠、滚

114、柱丝杠等领域开展技术交流,有望于 23H2 取得突破并交付样品。4.5.长盛轴承:国内自润滑轴承先行者,加码汽车用滚珠丝杠 国内自润滑轴承国内自润滑轴承头部企业头部企业,技术积淀深厚,客户资源丰富优质。,技术积淀深厚,客户资源丰富优质。公司主营产品为自润滑轴承、低摩擦副零部件及相关精密铸件,广泛应用于工程机械、汽车、能源、港口机械等行业。经过多年研发积累,公司掌握减摩材料、高分子聚合物等核心技术,摩擦学材料研发经验丰富,并积极拓展延伸相关应用技术。公司产品定位中高端市场,已进入卡特彼勒、利勃海尔、沃尔沃、杰西博、日立建机、小松、现代等全球知名主机厂的供应体系,并与美驰、克诺尔、伯尔克、三一集团

115、、海天精工等企业建立长期稳定的合作。-40%-20%0%20%40%60%80%100%051015202530352018201920202021202223H1营收(亿元)营收YoY(右轴)-40%-20%0%20%40%60%80%100%0.00.30.60.91.21.52018201920202021202223H1归母净利润(亿元)归母净利润YoY(右轴)请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 28/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 图图 32:长盛轴承近年营收情况(长盛轴承近年营收情况(亿元)亿元)图图 33:长盛轴承近年归母净利润情况(亿元)长盛轴承

116、近年归母净利润情况(亿元)数据来源:Wind,东北证券 数据来源:Wind,东北证券 定增加码滚珠丝杠,开启第二成长曲线。定增加码滚珠丝杠,开启第二成长曲线。公司于 2022 年 9 月发布定增预案,拟投资 2.65 亿元用于扩建年产自润滑轴承及滚珠丝杠产能,建成后将实现 3 万套滚珠丝杠的年产能。根据公司 2023 年 7 月 6 日投资者关系活动记录表,公司滚珠丝杠主要用于商用车变速箱、乘用车制动、转向及驻车系统,目前已取得商用车主机厂定点,并积极开拓乘用车用户,预计今年有望得到汽车客户的量产计划。未来公司会将滚珠丝杠在人形机器人中的应用纳入重要日程。表表 19:长盛轴承募投项目情况长盛轴

117、承募投项目情况(万元)(万元)序号序号 项目项目 投资总额投资总额 拟使用募集资金金额拟使用募集资金金额 1 扩建年产自润滑轴承 16,700 万套、滚珠丝杠 3 万套项目 26,540.19 20,500.00 2 新建年产 14,000 套风力发电自润滑轴承项目 13,116.92 9,600.00 3 研究院建设项目 3,026.00 2,500.00 4 补充流动资金 12,000.00 12,000.00 合计 54,683.11 44,600.00 来源:长盛轴承 2022 年度向特定对象发行股票预案,东北证券 4.6.恒而达:金属切削刀具为主业,直线导轨业务推进迅速 金属切削刀具

118、小巨人,凭借热处理、金属加工技术积淀切入滚动功能部件行业金属切削刀具小巨人,凭借热处理、金属加工技术积淀切入滚动功能部件行业,实,实现生产设备自制现生产设备自制。公司以金属切削刀具及配套智能数控装备、高精度滚动功能部件为主业,经过多年研发积淀,在金属材料与热处理工艺取得创新突破,拥有多套自制自动化设备,成功实现重型模切工具国产替代,重型模切工具多年市占率居首。经过市场调研与技术探索,叠加公司在热处理、金属加工工艺上的技术积淀,公司将高精度滚动功能部件(直线导轨副)列入产品发展规划并于 2022 年正式启动产业化。公司利用智能数控装备建成产能为高精度滚动功能部件产业化项目研发自制生产设备,自制成

119、本较进口采购第三方同类设备降低约 30%-60%,可显著降低滚动功能部件产业化项目的投资成本。-20%0%20%40%60%0369122018201920202021202223H1营收(亿元)营收YoY(右轴)-60%-30%0%30%60%0.00.40.81.21.62.02018201920202021202223H1归母净利润(亿元)归母净利润YoY(右轴)请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 29/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 图图 34:恒而达近年营收情况(亿元)恒而达近年营收情况(亿元)图图 35:恒而达近年归母净利润情况(亿元)恒而达近年归母

120、净利润情况(亿元)数据来源:Wind,东北证券 数据来源:Wind,东北证券 表表 20:恒而达的核心工艺技术体系恒而达的核心工艺技术体系 技术内涵技术内涵 模切工具模切工具 锯切工具锯切工具 产品技术性能产品技术性能 通过对金属材料的研究、热处理及加工,赋予金属切削工具特定的使用性能。模切工具要求刀身强度高,能够承载冲切力,适应多层材料冲裁;刀体韧性好,满足冷弯成型过程中复杂形状的折弯。双金属带锯条基体材料要求强韧性、抗疲劳性,锯齿要求耐磨性和抗冲击能力。金属材料研究金属材料研究 围绕金属切削工具特定功能和性能需求,需要特定的金属材料成分和组织,并与后续热处理工艺匹配。公司通过调整金属中元素

121、成份配比,满足产品对耐磨性和刚性的要求,符合后续热处理、机械加工等加工工艺的需要。公司通过研究实验,调整合金元素,使金属材料符合双金属工艺和机械性能。热处理工艺技热处理工艺技术术 通过对金属材料进行热处理,改变其表面或内部的显微组织结构,从而改变金属材料的力学性能。将金属材料通过特殊热处理工艺,获得金属切削工具所需的回火马氏体双相组织(刃口)、高强韧贝氏体组织(基体),再经可控脱碳工艺处理,形成表面软层组织,满足强韧性要求。通过特种高温加热及冷却淬火、回火,获得具有高硬度、红硬性和耐磨性的锯齿、一定强度和使用寿命的带锯背材。金属材料机械金属材料机械加工加工 压延、切削、拉削等加工会影响金属材料

122、内部组织,从而影响产品的精度、理化性能。公司通过自制的自动化专用装备以减少金属机械加工对金属材料内部组织的影响。压延开刃改变传统拉削铣削的低效方式,自动化加工技术的采用,保证了尺寸精度、刀刃锋利度、表面平整度。采用自动化焊接、自动铣齿及分齿,具有高精度、高质量、高效率特征。来源:恒而达招股说明书,东北证券 直线导轨副产业化进展推进顺利,直线导轨副产业化进展推进顺利,持续推进滚珠丝杠副的研发。持续推进滚珠丝杠副的研发。根据公司 2023 半年报,直线导轨副已进入提升与中试的新阶段,产品规格、系列、配套能力不断提升,部分规格、系列、型号产品已实现小批量生产,23H1 该业务营收同比增 5644.0

123、7%至 978.78 万元。其中滚珠系列直线导轨副已基本实现全品类开发与试产,滚柱系列直线导轨副已完成 4 个系列 16 型号的产品研发工作,部分型号产品已投入试产。根据公司投资者关系活动记录表 230911,公司滚珠丝杠副尚在研发中,未来凭借公司直线导轨副产品建立的成熟销售网络有望快速投放市场。4.7.鼎智科技:微特电机优质供应商,布局滚珠丝杆及行星滚柱丝杆 公司微特电机公司微特电机产品国内领先产品国内领先,具备丝杆、螺母的设计及材料配方的制备经验。,具备丝杆、螺母的设计及材料配方的制备经验。公司是以微特电机为主要构成的定制化精密运动控制解决方案商,主要产品包括线性执行器、混合式步进电机、直

124、流电机等,下游领域主要包括医疗及工业自动化,线性-20%-10%0%10%20%30%0123452018201920202021202223H1营收(亿元)营收YoY(右轴)-40%-20%0%20%40%60%80%100%0.00.30.60.91.22018201920202021202223H1归母净利润(亿元)归母净利润YoY(右轴)请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 30/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 执行器在迈瑞医疗、深圳新产业、韩国三星等企业产品中应用。历经多年生产制造及服务经验,公司实现丝杆、螺母等线性执行器核心零部件的自主可控,具备 T

125、型丝杆牙型及滚压轮的独立设计能力及螺母材料配方的自主研发能力,丝杠螺母的效率及噪音等方面国内领先。图图 36:鼎智科技近年营收情况(亿元)鼎智科技近年营收情况(亿元)图图 37:鼎智科技近年归母净利润情况(亿元)鼎智科技近年归母净利润情况(亿元)数据来源:Wind,东北证券 数据来源:Wind,东北证券 积极推动滚珠丝杆及行星滚柱丝杆的低成本产业化进程。积极推动滚珠丝杆及行星滚柱丝杆的低成本产业化进程。根据公司公告,公司滑动丝杆、行星滚柱丝杆等产品可应用于人形机器人,目前公司与多个机器人厂商进行洽谈中,样品测试进展顺利。此外,公司通过设计、工艺制造等方面进行降本,部分产品在保证寿命、性能可靠性

126、的基础上实现成本突破。目前公司积极布局最小直径达 3mm 的小尺寸滚珠丝杆及滚柱丝杆,预计 2023 年底可做出样品。此外,公司以完成行星滚柱丝杆的零部件研发并送样客户,成套行星滚柱丝杆尚在研发阶段。4.8.新剑传动:行星滚柱丝杠产品已供货吉利汽车 公司成立于 1999 年,专业从事 CNC 车磨精密轴、行星滚柱丝杠及电动缸等产品,下游需求包括半导体、通讯电子、汽车及新能源、人机协作与服务机器人、工程机械等行业。2022 年公司实现营收 1.85 亿元,净利润 1751.14 万元。公司单设行星滚柱丝杠事业部,可提供标准式行星滚柱丝杠等产品。根据公司官网,公司行星滚柱丝杠产品已应用于吉利汽车的

127、多款车型,还在轨道交通 EMB、人形机器人等领域取得显著成果。图图 38:公司行星滚柱丝杠电动缸智能组装线与检测设备公司行星滚柱丝杠电动缸智能组装线与检测设备 数据来源:新剑传动官网,东北证券 4.9.南京工艺(未上市):国内滚珠丝杠龙头,产品供应于中高档数控机床 0%10%20%30%40%50%60%70%012342018201920202021202223H1营收(亿元)营收YoY(右轴)-100%300%700%1100%1500%0.00.20.40.60.81.02018201920202021202223H1归母净利润(亿元)归母净利润YoY(右轴)请务必阅读正文后的声明及说明

128、请务必阅读正文后的声明及说明 31/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 公司是国内滚珠丝杠领域的引领者,技术工艺积淀深厚,公司是国内滚珠丝杠领域的引领者,技术工艺积淀深厚,引入旋铣机床提升生产效引入旋铣机床提升生产效率。率。公司在滚动功能部件领域有 70 年的研究、生产经验,于 1964 年研制出国内第一套滚珠丝杠,是国内滚珠丝杠副发展的引领者。公司最早将感应淬火技术应用于滚珠丝杠的热护理以显著提升生产效率,并于近年来引入德国 Leistritz 公司高速硬体旋铣机床及硬体材料旋铣这一国际一流的加工技术,改变了几十年的传统加工技术,产能、品质、生产周期显著优化,供货周期可低至 15 天。

129、此外,公司构筑完备的设备保障体系,建成高精度滚珠丝杠副、大型滚珠丝杠副、滚动导轨副生产线。公司是国内品种最多、规格最全的滚珠丝杠副生产商,产品批量配套于公司是国内品种最多、规格最全的滚珠丝杠副生产商,产品批量配套于中高档数控中高档数控机床,推动高端滚动功能部件国产替代。机床,推动高端滚动功能部件国产替代。根据南京工艺综合样本 2023,目前,公司能够生产最小规格直径为 6mm,导程为 1mm;最大规格直径为 245mm;单根丝杠长度为 10m,最大额定动载荷 125 吨适应各种应用场合的滚珠丝杠副;可批量提供2 米 P1 级、3 米 P2 级、5 米 P3 级、10 米 P5 级各类滚珠丝杠副

130、,是国内品种最多、规格最全的滚珠丝杠副专业生产商,为高速、高精中高档数控机床大批量配套,推动滚动功能部件国产替代。图图 39:南京工艺装备制造有限公司滚动功能部件综合性能实验室南京工艺装备制造有限公司滚动功能部件综合性能实验室 数据来源:滚动功能部件成套测评方法与装备及性能提升关键技术,东北证券 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 32/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 5.风险提示:风险提示:1.人形机器人产业化进程不及预期人形机器人产业化进程不及预期。目前特斯拉人形机器人产品尚未成熟,仍处于技术升级与应用探索阶段。若未来产品性能无法达到预期效果,产业化推进受阻

131、,将会对产业链相关公司造成一定影响。2.国产替代不及预期国产替代不及预期。目前高端滚珠丝杠及行星滚柱丝杠仍主要由海外厂商占据主要份额,若未来国内厂商在丝杠理论研究、性能提升、产能建设等方面的推进进程不及预期,可能会对国产替代进程有一定不利影响,相关公司业绩的提升可能会有所平缓。3.原材料及生产设备采购风险原材料及生产设备采购风险。当前丝杠制备的关键设备仍主要由海外设备商供应。若国际政治/经济形势出现变化,则会对国内厂商制备高端丝杠产生一定不利影响。请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 33/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 研究团队简介:研究团队简介:Table_I

132、ntroduction 韦松岭:上海财经大学本科,澳大利亚国立大学硕士,2021 年加入东北证券,现任机械行业分析师,研究方向为机床、刀具等领域。乐智华:上海财经大学数学与应用数学本科,复旦大学金融硕士,2023 年加入东北证券,现任机械组研究助理 分析师声明分析师声明 作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格,并在中国证券业协会注册登记为证券分析师。本报告遵循合规、客观、专业、审慎的制作原则,所采用数据、资料的来源合法合规,文字阐述反映了作者的真实观点,报告结论未受任何第三方的授意或影响,特此声明。投资评级说明投资评级说明 股票 投资 评级 说明 买入 未来 6 个月内,股价涨幅超越

133、市场基准 15%以上。投资评级中所涉及的市场基准:A 股市场以沪深 300 指数为市场基准,新三板市场以三板成指(针对协议转让标的)或三板做市指数(针对做市转让标的)为市场基准;香港市场以摩根士丹利中国指数为市场基准;美国市场以纳斯达克综合指数或标普 500指数为市场基准。增持 未来 6 个月内,股价涨幅超越市场基准 5%至 15%之间。中性 未来 6 个月内,股价涨幅介于市场基准-5%至 5%之间。减持 未来 6 个月内,股价涨幅落后市场基准 5%至 15%之间。卖出 未来 6 个月内,股价涨幅落后市场基准 15%以上。行业 投资 评级 说明 优于大势 未来 6 个月内,行业指数的收益超越市

134、场基准。同步大势 未来 6 个月内,行业指数的收益与市场基准持平。落后大势 未来 6 个月内,行业指数的收益落后于市场基准。请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 34/34 机械设备机械设备/行业深度行业深度 重要声明重要声明 本报告由东北证券股份有限公司(以下称“本公司”)制作并仅向本公司客户发布,本公司不会因任何机构或个人接收到本报告而视其为本公司的当然客户。本公司具有中国证监会核准的证券投资咨询业务资格。本报告中的信息均来源于公开资料,本公司对这些信息的准确性和完整性不作任何保证。报告中的内容和意见仅反映本公司于发布本报告当日的判断,不保证所包含的内容和意见不发生变化

135、。本报告仅供参考,并不构成对所述证券买卖的出价或征价。在任何情况下,本报告中的信息或所表述的意见均不构成对任何人的证券买卖建议。本公司及其雇员不承诺投资者一定获利,不与投资者分享投资收益,在任何情况下,我公司及其雇员对任何人使用本报告及其内容所引发的任何直接或间接损失概不负责。本公司或其关联机构可能会持有本报告中涉及到的公司所发行的证券头寸并进行交易,并在法律许可的情况下不进行披露;可能为这些公司提供或争取提供投资银行业务、财务顾问等相关服务。本报告版权归本公司所有。未经本公司书面许可,任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表或引用。如征得本公司同意进行引用、刊发的,须在本公司允许的范围内使用,并注明本报告的发布人和发布日期,提示使用本报告的风险。若本公司客户(以下称“该客户”)向第三方发送本报告,则由该客户独自为此发送行为负责。提醒通过此途径获得本报告的投资者注意,本公司不对通过此种途径获得本报告所引起的任何损失承担任何责任。地址地址 邮编邮编 中国吉林省长春市生态大街 6666 号 130119 中国北京市西城区锦什坊街 28 号恒奥中心 D 座 100033 中国上海市浦东新区杨高南路 799 号 200127 中国深圳市福田区福中三路 1006 号诺德中心 34D 518038 中国广东省广州市天河区冼村街道黄埔大道西 122 号之二星辉中心 15 楼 510630

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