絲杠：核心傳動功能部件 國產(chǎn)替代

1 傳動功能部件：絲杠產(chǎn)品介紹

滾珠絲杠的分類及結(jié)構(gòu)

絲桿主要功能是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成線性運動，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反復(fù)作用力，同時兼具高精度、可逆性和高效率的特點，所以其在精度、強度及耐磨性等 方面都有很高的要求，因此其加工從毛坯到成品的每道工序都要周密考慮。當(dāng)前，滾珠絲桿是行業(yè)主流產(chǎn)品，相比于普通的絲桿（梯形絲桿），其在自鎖性、 傳動速度、使用壽命和傳動效率優(yōu)勢明顯。 滾珠絲桿副，又稱滾珠絲桿、滾珠絲杠、滾珠螺桿。滾珠絲桿是由絲桿軸和螺母組成，而其中螺母又是由鋼球、預(yù)壓片、反向器、防塵器等組成。

滾珠絲杠的分類及結(jié)構(gòu)

滾珠絲杠安裝形式的優(yōu)劣很大程度上決定設(shè)備的運動精度與加工精度。常見安裝方式有4種：1）固定+固定；2）固定+支撐；3）支撐+支撐；4）固定+自由。 各安裝方式所適用的加工情況如下：方式1適用于高速回轉(zhuǎn)、高精度的情況；方式2適用于中速回轉(zhuǎn)、高精度的情況；方式3適用于中速回轉(zhuǎn)、精度不高的情 況；方式4適用于低速回轉(zhuǎn)、絲杠較短的情況。

我國滾珠絲杠產(chǎn)品發(fā)展歷程

滾珠絲杠產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的演變經(jīng)歷了四個階段。滾珠絲杠是各類數(shù)控機床和機電一體化產(chǎn)品的重要配套件，已被國家列為需要振興的“特定基礎(chǔ)件”產(chǎn)品。我國數(shù)控機床的發(fā)展 帶動了滾珠絲杠的專業(yè)化生產(chǎn)和標(biāo)準(zhǔn)化工作。從70年代初期開始，我國滾珠絲杠產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的演變大體上經(jīng)歷了四個階段:

(1)初期起步階段(1973~1982年)。1973年3月國內(nèi)首次召開滾珠絲杠系列化座談會，并產(chǎn)生了我國第一個滾珠絲杠的尺寸系列精度等級規(guī)范(試行)。1974年10月我國第一個行 業(yè)(試行)標(biāo)準(zhǔn)《滾珠絲杠副驗收技術(shù)條件》出臺，并一直試行到1982年。

(2)部標(biāo)準(zhǔn)的誕生與實施階段(1982~1987年)。1976年JB3162·2-82《滾珠絲杠副精度》等三個部標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，主要參考德國的DIN69051標(biāo)準(zhǔn)而制定。它是根據(jù)數(shù)控機床的要求， 用導(dǎo)程誤差的直線性和方向目標(biāo)值控制螺紋全長上導(dǎo)程誤差的線性狀態(tài)和方向的總趨勢。

(3)由單純控制精度到全面控制性能指標(biāo)的過渡階段(1987~1991年)。JB3162·1~3-82部標(biāo)準(zhǔn)主要是零件精度標(biāo)準(zhǔn)，它對滾珠絲杠裝配后的綜合精度、工作性能指標(biāo)、外觀及 裝質(zhì)量等未作規(guī)定。1985年JB/GQ1098-87《滾珠絲杠副制造與驗收技術(shù)要求》和JB/GQ·F1061-87《滾珠絲杠副產(chǎn)品質(zhì)量分等》兩個局批企業(yè)聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。在 JB/GQ1098-87標(biāo)準(zhǔn)中，參考ISO/TC39/WG7的N179號文件和先進(jìn)工業(yè)國家修訂后的新標(biāo)準(zhǔn)，首次制定了“動態(tài)空載預(yù)緊轉(zhuǎn)矩”、“可靠性”、“防銹”、“包裝和運輸”等技 術(shù)要求，作為對JB3162·1~3-82部標(biāo)準(zhǔn)的補充。

(4)在標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會的領(lǐng)導(dǎo)下，積極采用ISO標(biāo)準(zhǔn)階段(1990年至今）。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO所屬機床技術(shù)委員會TC39，于1969年設(shè)立滾珠絲杠工作組WG7，我國于1982 年10月被接納為該工作組的通訊成員國。1983年元月我國在全國金切機床標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會下面增設(shè)了滾珠絲杠工作組，開展了與ISO/TC39/WG7的對口業(yè)務(wù)活動。1990年 10月經(jīng)國家技術(shù)監(jiān)督局批準(zhǔn)，全國金切機床標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員正式成立滾動功能部件分會，這標(biāo)志著我國滾動功能部件的標(biāo)準(zhǔn)化工作邁向一個新的臺階。重新修訂的 JB3162·1~2-91等三個標(biāo)準(zhǔn)等效采用了對應(yīng)的ISO標(biāo)準(zhǔn)，在行程精度、安裝精度和性能指標(biāo)等方面均達(dá)到國際先進(jìn)水平，為我國滾珠絲杠副產(chǎn)品進(jìn)入國際市場奠定了基礎(chǔ)。

滾柱絲杠分類及結(jié)構(gòu)構(gòu)成

行星滾柱絲杠主要由三個部件組成即絲杠、滾柱、螺母。其中絲杠是牙型角為90°的多頭螺紋，滾柱是具有相同牙型角的單頭螺紋，其牙型輪廓通常加工 成球面，目的是提高承載能力，降低摩擦，提高效率。螺母是具有與絲杠相同頭數(shù)和牙型的內(nèi)螺紋。若干個滾柱沿絲杠圓周方向均勻分布，當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時， 滾柱既繞著絲杠軸線公轉(zhuǎn)又繞自身軸線自轉(zhuǎn)。滾柱與螺母具有相同的螺旋升角，與螺母嚙合時能夠確保純滾動并且沒有相對軸向位移。行星滾柱絲杠的結(jié) 構(gòu)形式主要是通過滾柱相對于絲杠和螺母的運動關(guān)系來分類，主要有5種結(jié)構(gòu)形式分別為標(biāo)準(zhǔn)行星滾柱絲杠、反向式、循環(huán)式、軸承環(huán)式和差動式。這5種 結(jié)構(gòu)形式均包括絲杠、滾柱和螺母三大部件。

2 絲杠市場：以外資為主，進(jìn)口替代空間廣闊

滾珠絲杠下游應(yīng)用廣泛，機床為最主要應(yīng)用

滾珠絲杠下游應(yīng)用廣泛。根據(jù)滾珠絲杠產(chǎn)業(yè)鏈來看，上游行業(yè)為鋼鐵等原材料、絲杠、螺母、滾珠等零部件，下游行業(yè)為機床、半導(dǎo)體裝置、醫(yī)療 機械、機器人、專用機械、電池制造裝置等，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。 機床為滾動功能部件最主要的應(yīng)用領(lǐng)域。根據(jù)觀研報告網(wǎng)，滾珠絲杠廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域，其中機床應(yīng)用占比最大，占21.60%，其次主要應(yīng)用于半導(dǎo) 體制造裝置和醫(yī)療機械，分別占比17.30%和15.20%。

我國滾珠絲杠產(chǎn)品發(fā)展歷程

我國滾珠絲杠起步較晚，技術(shù)正逐漸提升。滾珠絲杠在國外起步早、發(fā)展快、技術(shù)成熟，歐美市場在高端滾珠絲杠制造領(lǐng)域占據(jù)壟斷地位，并且 廣泛應(yīng)用到各領(lǐng)域；在國內(nèi)發(fā)展迅速，市場規(guī)?？焖僭鲩L，同時國內(nèi)大型生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)逐漸提升，有望逐步實現(xiàn)國產(chǎn)替代。

滾珠絲杠行業(yè)市場規(guī)模持續(xù)增長

全球滾珠絲杠市場在2029年有望達(dá)到31.72億美元，亞太地區(qū)占主導(dǎo)地位。根據(jù)market research數(shù)據(jù)，2022年全球滾珠絲杠市場規(guī)模全球滾珠絲杠市場預(yù)計 到2029年有望達(dá)到31.72億美元的規(guī)模，在2023-2029年期間的復(fù)合年增長率為6.11%。據(jù)估計，北美滾珠絲杠市場將從2022年的3.81億美元增加到2029年的 5.45億美元。在2023-2029年期間的復(fù)合年增長率為5.35%；亞太地區(qū)滾珠絲杠市場預(yù)計將從2022年的12.18億美元增加到2029年的19.38億美元，2023年至 2029年的年復(fù)合增長率為6.9%；歐洲滾珠絲杠市場預(yù)計將從2022年的4.37億美元增長到2029年的6.12億美元，2023年至2029年的年復(fù)合增長率為4.78%。

滾珠絲杠競爭格局

滾珠絲杠行業(yè)外企占絕對優(yōu)勢，我國在該領(lǐng)域規(guī)模較小。從滾珠絲杠主流企業(yè)來看，我國本土企業(yè)競爭實力與國外存在較大差距。在國內(nèi)市場上，中 高端滾珠絲杠市場主要由德國和日本企業(yè)占據(jù)，THK、NSK、力士樂等國際企業(yè)可以占據(jù)高端市場90%的市場份額，而中國大陸企業(yè)主要活躍在中端 市場，約占30%的市場份額。主要原因為我國企業(yè)規(guī)模小，起步晚，在產(chǎn)品質(zhì)量上達(dá)不到高精度水平。 我國滾珠絲杠市場價格逐年下降，競爭環(huán)境激烈。從價格走勢上看，滾珠絲杠市場價格由225元/套下降至181元/套，整體呈現(xiàn)出下降趨勢。系隨著外 資品牌加入搶占市場份額，我國行業(yè)競爭加劇，導(dǎo)致價格開始下滑。

滾柱絲杠導(dǎo)入人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈，市場空間有望大幅提升

特斯拉人形機器人Optimus整體軀干共有28個關(guān)節(jié)執(zhí)行器，其中線性執(zhí)行器14個，旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器14個。具體應(yīng)用部位分別為肩部6個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、肘部2個線性執(zhí)行器和2個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行 器、腕部4個線性執(zhí)行器、腰部2個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、髖部4個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、腿部8個線性執(zhí)行器。這28個執(zhí)行器可以完成Pitch（繞X軸旋轉(zhuǎn)）、Yaw（繞Z軸旋轉(zhuǎn)）和Roll（繞Y軸旋轉(zhuǎn) ）等不同動作。研發(fā)團(tuán)隊通過AI仿真模型和實際驗證，在低功耗、低成本和最輕質(zhì)量的目標(biāo)下，選取關(guān)節(jié)的最佳設(shè)計。

AI分析優(yōu)化提高零部件通用程度。特斯拉工程師采用多個場景的模擬來模擬機器人在不同工作狀態(tài)下的表現(xiàn)，計算出每種場景下執(zhí)行器的耗能和質(zhì)量，并將這些數(shù)據(jù)抽象為一個 點，從而求解整個質(zhì)點云的帕累托最優(yōu)解。這一優(yōu)化方法得出了能夠滿足多種使用場景的關(guān)節(jié)設(shè)計。實現(xiàn)了關(guān)節(jié)選型的復(fù)用，最終將實際所需執(zhí)行器數(shù)量減少至6種。其中，包 含3種規(guī)格的旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器和3種規(guī)格的線性執(zhí)行器。這種優(yōu)化策略大大簡化了零部件的種類，提高了關(guān)節(jié)的通用性。

3 重點公司分析

貝斯特：基于汽車領(lǐng)域優(yōu)勢布局直線滾動功能部件

貝斯特營業(yè)收入與凈利潤水平持續(xù)增長。貝斯特2017-2022年營業(yè)收入復(fù)合增速達(dá)到10.35%，2023年H1營業(yè)收入為6.34億元，同比增速達(dá)到 29.42%。2017-2022年凈利潤復(fù)合增速為10.66%，2023年H1實現(xiàn)凈利潤1.30億元，同比增長59.99%，系汽車零部件板塊毛利率較高的存量業(yè)務(wù) 占比上升，毛利增加所致。

貝斯特利潤率走勢平穩(wěn)，期間費用率總體呈現(xiàn)下降趨勢，費用管控能力良好。2020、2021年受新冠疫情影響下原材料和運費價格上漲，貝斯特毛 利率和凈利率稍有下降，2022年凈利率為21.12%，回升12.03pct。貝斯特銷售費用、管理費用及財務(wù)費用總體呈現(xiàn)穩(wěn)步下降趨勢，三費占比由 2017年的16.11%下降為2023H1的9.92%，5年時間貝斯特三費比例下降6.19pct，體現(xiàn)良好的費用管控，提升貝斯特整體盈利能力。

秦川機床：緊跟新能源汽車風(fēng)向，推動關(guān)鍵零部件國產(chǎn)化

秦川機床營業(yè)收入與凈利潤水平穩(wěn)中有升。秦川機床2017-2022年營業(yè)收入復(fù)合增速達(dá)6.45%，2022年營業(yè)收入為41.01億元。2017-2022年凈 利潤復(fù)合增速達(dá)53.65%，2022實現(xiàn)凈利潤3.26億元，基本與2021年持平。

秦川機床利潤率穩(wěn)中有升，期間費用率總體呈現(xiàn)下降趨勢，費用管控能力良好。2018、2019年因原材料價格持續(xù)上漲、人工成本增加等原因， 秦川機床毛利率和凈利率稍有下降，2023年Q1毛利率為18.59%，凈利率為6.23%。銷售費用、管理費用及財務(wù)費用總體呈現(xiàn)穩(wěn)步下降趨勢， 三費占比由2017年的18.82%下降為2023Q1的11.36%，5年時間三費比例下降7.46pct，體現(xiàn)良好的費用管控，提升秦川機床整體盈利能力。

恒立液壓：依托精密加工能力，布局滾珠+滾柱絲桿

恒立液壓營業(yè)收入與凈利潤水平穩(wěn)中有升。恒立液壓2017-2022年營業(yè)收入復(fù)合增速達(dá)24.01%，2022年實現(xiàn)營業(yè)收入81.97億元，同比下降 11.95%，系下游行業(yè)不景氣引起主要產(chǎn)品銷量下滑所導(dǎo)致。2023Q1恒立液壓營業(yè)收入24.27億元，同比增長10.3%。 2017-2022年凈利潤復(fù)合增 速達(dá)43.88%，2022實現(xiàn)凈利潤23.49億元。

恒立液壓利潤率穩(wěn)中有升，期間費用率總體呈現(xiàn)下降趨勢，費用管控能力良好。2023年Q1毛利率為40.86%，相較2022年上升0.31pct；凈利率為 25.81%。恒立液壓銷售費用、管理費用及財務(wù)費用總體呈現(xiàn)穩(wěn)步下降趨勢，三費占比由2017年的16.75%下降為2023Q1的4.48%，5年時間三費比 例下降12.27pct，體現(xiàn)公司良好的費用管控，提升恒立液壓整體盈利能力。

長盛軸承：技術(shù)功底深厚，滾動功能部件龍頭

技術(shù)技能精湛，獨當(dāng)一面的滾動功能裝置先鋒。長盛軸承是一家專業(yè)從事自潤滑軸承的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高新技術(shù)企業(yè)，為各工業(yè)領(lǐng)域提 供自潤滑軸承解決方案，并致力于自潤滑材料的研發(fā)及其在新領(lǐng)域的推廣與應(yīng)用。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于汽車、工程機械、港口機械、塑料機械、 農(nóng)業(yè)機械等行業(yè)。

重視絲杠業(yè)務(wù)，積極開拓市場。2022年9月，為進(jìn)一步滿足市場需求，提高生產(chǎn)效率，保證長盛軸承在自潤滑軸承行業(yè)的市場地位，長盛軸 承擬在嘉善縣惠民街道鑫達(dá)路6號南側(cè)新增地塊建設(shè)自潤滑軸承技改擴產(chǎn)項目，項目達(dá)產(chǎn)后，將形成年產(chǎn)16,000萬套金屬塑料聚合物自潤滑 軸承、100萬套金屬基自潤滑軸承、400萬套雙金屬邊界潤滑軸承、200萬套高性能自潤滑平面滑動軸承、3萬套滾珠絲杠的生產(chǎn)能力。此舉 符合新能源汽車產(chǎn)業(yè)政策規(guī)劃，滿足自潤滑軸承國產(chǎn)化的需要，滿足長盛軸承日益增長的自潤滑軸承訂單需求。

鼎智科技：定制化精密運動控制解決方案提供商

定制化精密運動控制解決方案提供商。鼎智科技主要從事線性執(zhí)行器、混合式步進(jìn)電機、直流電機、音圈電機及其組件等產(chǎn)品的設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn) 和銷售。

形成多項核心技術(shù)，產(chǎn)品體系不斷豐富。在絲桿方面，鼎智科技獨立設(shè)計T型絲桿的牙形及滾壓輪，采用先進(jìn)滾壓設(shè)備和生產(chǎn)工藝，絲桿精度、光 潔度及傳動效率等性能優(yōu)異；在螺母方面，鼎智科技采用自主研發(fā)的材料配方，自主研發(fā)設(shè)計的模芯牙形及獨特的脫模裝置，與絲桿配合使用背隙 可達(dá)0.01mm以內(nèi)，傳動壽命可達(dá)500萬次（150mm行程往返）以上，具有優(yōu)秀的傳動精度、傳動效率及壽命。截至2023年3月24日，鼎智科技已獲得 授權(quán)專利97項，其中發(fā)明專利9項。

直線運動無憂，深耕絲桿步進(jìn)電機產(chǎn)業(yè)。鼎智科技線性執(zhí)行器（絲桿步進(jìn)電機）產(chǎn)品以步進(jìn)電機為主要構(gòu)成，通過絲桿與電機轉(zhuǎn)子直接連接，并配 備螺母通過與絲桿的相對位移實現(xiàn)電機旋轉(zhuǎn)運動向直線運動的轉(zhuǎn)化，從而使得電機提供簡單有效的直線運動。該產(chǎn)品將運動的轉(zhuǎn)換過程在電機本體 完成，無需額外配置皮帶、齒輪齒條、聯(lián)軸器等部件來實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動到直線運動的轉(zhuǎn)換，大幅節(jié)省零部件采購成本和系統(tǒng)組裝時間，有效解決了因 多次轉(zhuǎn)接造成的精度損失，從而提高結(jié)構(gòu)空間的利用率和定位精度。

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