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1、 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。1 20232023 年年 0 07 7 月月 1 1 日日 機械機械 行業專題行業專題 緊扣緊扣產業鏈產業鏈安全,安全,滾動功能部件滾動功能部件國產化國產化勢在必行勢在必行機器人系列報告五機器人系列報告五 證券研究報告證券研究報告 投資評級投資評級 領先大市領先大市-A A 維持維持評級評級 行業表現行業表現 資料來源:Wind 資訊 升幅升幅%1M1M 3M3M 12M12M 相對收益相對收益 4.4 7.3 13.7 絕對收益絕對收益 4.2 3.4-0.8 郭倩倩郭倩倩 分析師分析師 SAC 執業證書編號:S14505211
2、20004 高楊洋高楊洋 分析師分析師 SAC 執業證書編號:S1450523030001 相關報告相關報告 行業景氣度分化,國企板塊表現亮眼 機械行業2022 年報及 2023 年一季報總結 2023-05-16 工業機器人行業筑底階段,關注盈利能力改善工業機 器 人 板 塊 2022 年 報&2023Q1 財報總結 2023-05-15 行業需求筑底,板塊業績邊際好轉工程機械 2022年報&2023 一季報總結 2023-05-08 整體進入估值快速消化期,新技術方向報表端延遲反映光伏設備板塊 2022 年報及 2023Q1 財報總結 2023-05-08 增速高位回落,盈利能力持續改善,
3、看好鋰電低滲透率2023-05-07 研究背景研究背景:中國制造 2025即提出要加快高檔數控機床、機器人等領域的主要功能部件的產業化以及加快關鍵零部件的突破;在外部宏觀環境不確定性因素增加背景下,黨的二十大報告指出,“著力提升產業鏈供應鏈韌性和安全水平”,其中要求聚焦被“卡脖子”的關鍵行業、核心技術,圍繞核心基礎零部件與基礎制造工藝等,在關系國家安全的領域和節點確保自主可控。圍繞 2023 年“內需+安全”的投資主線,我們注意到,以滾珠絲杠副為核心的滾動功能部件成為機械、汽車等多領域產業鏈上游企業布局中長期發展的關鍵新產品,同時以人形機器人為代表的新興應用場景的出現,也引發了市場對上游關鍵零
4、部件國產替代的關注。我們我們希望能通過本文對滾動功能部件的原理、制造、應用做出詳實介希望能通過本文對滾動功能部件的原理、制造、應用做出詳實介紹,為認識產業鏈未來發展趨勢和競爭格局提供參考意義;同時紹,為認識產業鏈未來發展趨勢和競爭格局提供參考意義;同時本文亮點也在于,通過本文亮點也在于,通過對比對比海外龍頭制造商,希望能深入了解滾海外龍頭制造商,希望能深入了解滾珠絲杠國產替代過程中的潛在挑戰,并篩選出具備投資價值的優珠絲杠國產替代過程中的潛在挑戰,并篩選出具備投資價值的優質國產制造企業。質國產制造企業。中國滾動功能部件市場規模約中國滾動功能部件市場規模約 3 33030 億元,新興應用打開成長
5、空億元,新興應用打開成長空間。間。由兩套直線導軌副和一套滾珠絲杠副組合而成的滾動功能部件是一種將旋轉運動與直線運動進行雙向轉換的傳動裝置,在高速度、高效率、高精度方面滿足現代機械傳動需求,被廣泛應用于機床、工業(自動化+專用設備)、航空航天、醫療、汽車等領域。根據金屬加工雜志社,2022 年預計我國滾動功能部件市場規模 330 億,至 2025 年有望增長至 462 億,CAGR 達 12.4%,粗略估計滾動功能部件在泛工業制造中的應用約占總需求的 70%,同時新興應用場景的持續出現也推動了其需求的不斷擴張,例如注塑機、壓力機、工程機械等領域的電動化趨勢,以及人形機器人商業化前景下的供應鏈產品
6、升級。在高端應用市場仍被外資壟斷的格局下,國產制造商或將在材在高端應用市場仍被外資壟斷的格局下,國產制造商或將在材料、設備、生產三個維度尋求國產替代突破料、設備、生產三個維度尋求國產替代突破:滾珠絲杠制造屬于技術密集型、資金密集型精密加工產業,壁壘較高。根據金屬加工雜志社,在國內中、高端市場如 CNC 機床、印刷機、精密機器人等領域,外資品牌分別占據 30%、90%的市場份額。對比海外龍頭,國產替代的挑戰或從以下三個維度分析:-21%-11%-1%9%19%29%39%2022-062022-102023-022023-06機械機械滬深滬深300300 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項
7、聲明請參見報告尾頁。2 行業專題行業專題/機械機械 材料端:材料端:微量元素配方是行業壁壘之一,國產制造商和原材料供應商在高滲碳軸承鋼、高強度合金鋼等基礎材料的研發、應用已經基本實現突破。設備端:設備端:工欲善其事必先利其器,設備作為工藝的物化,國產替代初期進口高端設備有利于國產制造商快速推出高品質滾珠絲杠產品,但進口設備價格較高、交付周期較長或成為導致國產制造商出現梯隊分化的關鍵因素。生產端:生產端:滾珠絲杠產品同時具有定制化和標準化屬性,相對一致但又繁雜的加工過程決定了產品良率控制是國產制造商需要突破的關鍵課題。要實現較高的產品一致性,要求制造企業對生產過程中的關鍵工藝,如熱處理、材料切削
8、、部件研磨、性能檢測等技術均有較為熟練地掌握,深耕精密加工的企業往往具備一定優勢。投資建議投資建議:行業層面來看,國家戰略大方向下,滾珠絲杠國產替代已成趨勢,傳統應用替代空間相對充分,新興產業進一步打開成長空間。新玩家集中進場旨在把握國產替代窗口期,我們認為本身具備精密加工制造基因的玩家有望憑借高端設備布局和優質下游資源,更有利于打造自身先發優勢,加速國產替代節奏。建議關注:建議關注:【恒立液壓】:【恒立液壓】:高端液壓件國產替代領軍企業,重新瞄準滾珠絲杠市場國產化機遇,定位高端機床+工程機械,布局起點高?!厩卮C床】:【秦川機床】:工業母機產業國企改革典型標的,機床+零部件上下游布局協同效應
9、強,產品已率先應用于新能源汽車領域?!矩愃固亍浚骸矩愃固亍浚荷罡芰悴考庸?,進口設備進入交付、安裝期,首臺套高端機床用滾動功能部件已下線,布局進度快?!竞愣_】:【恒而達】:金屬切削工具領先制造商,金屬材料與工藝積累深厚,直線導軌副產品率先實現批量化,有望貢獻收入增量?!窘K雷利【江蘇雷利/鼎智科技】:鼎智科技】:子公司鼎智科技具備精密運動控制解決方案能力,和集成商三花智控緊密合作,積極參與布局特斯拉人形機器人產業鏈。風險提示:風險提示:宏觀經濟周期性波動風險、新興應用產業化進度不及預期、市場競爭加劇影響行業盈利水平、鋼材原材料價格波動風險、新產品產能釋放不及預期、國產替代進度不及預期、測
10、算/假設不及預期。三 大 方 向 鋰 電 設 備2022 年報及 2023 年一季報綜述 DZ9YuYrVzWmWiXmQtO7NaOaQmOrRnPpMlOqQqPfQpPsRbRmMmMMYpOnOwMoNnN行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。3 內容目錄內容目錄 1.滾珠絲杠:高端裝備國產化之路中的關鍵零部件.7 1.1.滾珠絲杠副與直線導軌副共同組成了應用廣泛的機械傳動裝置.7 1.1.1.滾動功能部件的組成包括滾珠絲杠副和直線導軌副.8 1.1.2.滾珠絲杠可根據循環方式、加工工藝、特殊應用進行分類.9 1.2.對比滾珠傳動,滾柱
11、絲杠有望憑借性能優勢在諸多新興應用領域大展拳腳.12 1.3.滾動功能部件下游應用領域眾多,不同性能要求對應多元化規格產品.15 2.行業分析:百億級滾動功能部件市場迎國產替代機遇.17 2.1.中國滾動功能部件市場規模估計超 300 億元,新興應用驅動下成長空間廣闊.17 2.1.1.機床行業:成熟應用場景產品伴隨產業升級,國產替代邏輯清晰.18 2.1.2.工程機械:電動化替代液壓傳動,新興應用場景正在落地.19 2.1.3.人形機器人:新興產業打開滾珠絲杠應用的想象空間.22 2.2.高端應用市場仍被外資壟斷,國產制造商已進入布局加速期.26 3.對標分析:中高端龍頭長期技術積累下的產品
12、和品牌優勢突出.29 3.1.日本 NSK:全球滾珠絲杠行業龍頭,技術領先,產品譜系完整.29 3.2.臺灣上銀:智能化制造和機電一體化產品相對領先.32 3.3.對標結論:以產品打造品牌,以渠道邁向全球.35 4.重點公司.36 4.1.恒立液壓:高端液壓件國產替代進行時,多元化瞄準滾珠絲杠新產品.36 4.2.秦川機床:國企機床老將,機床+核心零部件協同發展.38 4.3.貝斯特:切入“工業母機”新賽道,滾動功能部件新產品已下線.40 4.4.恒而達:積極拓寬業務邊界,直線導軌副進入收入貢獻期.43 4.5.鼎智科技:微特電機領先企業強強聯手,加碼高景氣賽道.45 4.6.其他非上市公司.
13、48 4.6.1.南京工藝:精密滾動功能部件國產替代骨干.48 4.6.2.凱特精機:深耕精密滾動直線導軌副.49 4.6.3.博特精工:國產滾動功能部件中堅力量.51 5.投資建議.53 6.風險提示.54 圖表目錄圖表目錄 圖 1.滾動功能部件包括滾珠/滾柱絲杠副、滾動直線導軌副等.7 圖 2.滾珠絲杠產業鏈概況.7 圖 3.滾珠絲桿內部結構圖.8 圖 4.滾珠絲桿外觀圖.8 圖 5.直線導軌內部結構圖.8 圖 6.滾柱直線導軌副三維結構.8 圖 7.行星滾柱絲杠結構圖.12 圖 8.滾珠絲桿外觀圖.12 圖 9.滾柱絲杠及滾柱絲杠發展歷史.14 圖 10.滾珠絲杠副應用領域及對應核心性能
14、要求.15 圖 11.2019-2026E 全球滾動功能部件分地區市場規模.17 圖 12.2022 年全球滾動功能部件按渠道劃分市場規模.17 圖 13.2021-2025E 中國滾動功能部件市場規模.17 行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。4 圖 14.預期 2025 年中國滾動功能部件市場下游應用格局.17 圖 15.滾珠絲杠屬于機床的傳動系統.18 圖 16.滾珠絲杠和導軌約占機床成本的 4.98%.19 圖 17.2025 年估計機床產業滾動功能部件需求約 90.8 億.19 圖 18.伺服電動缸圖例(例示中為軸向載荷較大的滾柱絲
15、杠).20 圖 19.氣動缸、液壓缸和電動缸能量損耗對比.20 圖 20.電動缸具有多維度的隱性成本優勢.21 圖 21.2021 年全球液壓行業市場規模約為 304 億歐元.21 圖 22.工程機械行業液壓件需求約占總需求的 40.5%.22 圖 23.中國液壓件市場規模約占全球的 36%.22 圖 24.特斯拉人形機器人 Tesla Bot Optimus.22 圖 25.中國和世界 65 歲以上人口占比增長迅速.23 圖 26.中國勞動力成本快速上升,機器人替代潛力巨大.23 圖 27.全球人型機器人市場規模預測.24 圖 28.Tesla Optimus 核心零部件分布示意圖.24 圖
16、 29.關節執行器成本占比超 51%.25 圖 30.電機、滾珠絲杠、減速器、傳感器成本占比較高.25 圖 31.特斯拉線性執行器剖面圖 1 螺母螺桿.25 圖 32.特斯拉線性執行器剖面圖 2 滾珠.25 圖 33.中國品牌在國內中低端市場占據一席之地.26 圖 34.國內高端應用市場基本被歐美日系產品壟斷.26 圖 35.NSK 發展歷程.29 圖 36.NSK 營業收入存在波動性.29 圖 37.2023 財年 NSK 凈利潤為 9.28 億元.29 圖 38.NSK“4+1”核心技術.31 圖 39.NSK 海外收入占比逐漸提升.32 圖 40.臺灣上銀發展歷程.32 圖 41.201
17、2-2022 年上銀主營業務收入 CAGR=9.6%.33 圖 42.2012-2022 年上銀凈利潤 CAGR=9.1%.33 圖 43.HIWIN i4.0BS 智能型滾珠絲杠.33 圖 44.智能型滾珠絲杠遠程監視功能.33 圖 45.上銀非臺灣地區收入占比持續提升.35 圖 46.恒立液壓油缸、泵閥業務規模增長明顯,絲杠/電缸有望開啟第三成長曲線.36 圖 47.2011-2022 年恒立液壓營業收入與歸母凈利潤情況.37 圖 48.2011-2022 年恒立液壓毛利率與凈利率情況.37 圖 49.2018-2022 年恒立液壓專利數情況.38 圖 50.2018-2022 年恒立液壓
18、研發支出及占比情況.38 圖 51.公司主營業務分為機床、核心零部件、減速器等高端制造以及數控系統等智能制造等四大板塊.38 圖 52.2022 年漢江機床收入規模約 4 億元.39 圖 53.2022 年漢江機床凈利潤規模約 0.25 億元.39 圖 54.貝斯特產業布局結構.40 圖 55.2015-2022 年貝斯特業務結構變化.41 圖 56.2015-2022 年貝斯特分業務收入情況.41 行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。5 圖 57.2011-2022 年貝斯特營收與歸母凈利潤情況.41 圖 58.2011-2022 年貝斯特
19、毛利率與凈利率情況.41 圖 59.貝斯特子公司宇華精機滾動功能部件核心產品及應用領域.42 圖 60.2017-2022 年貝斯特研發支出及占比情況.42 圖 61.2019-2022 年恒而達業務結構變化.43 圖 62.2017-2022 年恒而達營收與歸母凈利潤情況.43 圖 63.2017-2022 年恒而達毛利率與凈利率情況.43 圖 64.鼎智科技 2022 年營收增速達 64%.45 圖 65.鼎智科技 2022 年歸母凈利潤增速達 103%.45 圖 66.2018-2022 年鼎智科技研發支出及占比情況.47 圖 67.南京工藝發展歷程.48 圖 68.凱特精機發展歷程.5
20、0 圖 69.凱特精機導軌精度及摩擦力展示機.51 圖 70.博特精工發展歷程.52 圖 71.博特精工國際銷售網絡.53 表 1:滾珠絲杠按循環方式分類.9 表 2:滾珠絲杠按加工方式分類.10 表 3:磨削滾珠絲杠機械加工工藝復雜.10 表 4:冷軋滾珠絲杠機械加工工藝更為簡單.10 表 5:滾珠絲杠按特殊用途分類.11 表 6:行星滾柱絲杠分類.13 表 7:行星滾柱絲杠和滾珠絲杠性能對比.14 表 8:滾珠絲杠國際標準精度等級.15 表 9:各種機械適用滾珠絲杠精度等級.16 表 10:電動缸產品在工程機械中的具體應用.19 表 11:工程機械電動缸與液壓缸應用情況對比.20 表 12
21、:GCr15 高滲碳軸承鋼化學元素成分含量(%).27 表 13:50CrMo4 超高強度合金結構鋼微量化學元素成分含量(%).27 表 14:高端磨削滾珠絲杠生產制造步驟較多,良率控制難度高.28 表 15:滾動功能部件主要國產制造商梳理.28 表 16:MSK 產品矩陣.30 表 17:臺灣上銀主要產品矩陣(接下表).33 表 18:臺灣上銀主要產品矩陣(接上表).34 表 19:恒立液壓定增募投項目進展情況.37 表 20:秦川“新能源汽車滾動功能部件研發與產業化建設項目”產能明細及收入貢獻.40 表 21:恒而達主要產品介紹.44 表 22:恒而達三大核心技術介紹.44 表 23:絲杠
22、是鼎智科技的線性執行器的核心部件.45 表 24:鼎智科技線性執行器及絲杠、螺母性能均有能力與國外產品對標.46 表 25:鼎智科技 ipo 募投項目情況.47 表 26:鼎智科技戰略投資者超額配售股票和資金交付情況.48 表 27:南京工藝產品矩陣.49 表 28:南京工藝滾珠絲杠代表性產品.49 行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。6 表 29:凱特精機產品矩陣.50 表 30:凱特精機代表性產品.50 表 31:博特精工產品矩陣.52 表 32:博特精工代表性產品.52 表 33:2023-2025 年重點公司盈利預測.54 行業專題行
23、業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。7 1.1.滾珠絲杠:高端裝備國產化之路中的關鍵零部件滾珠絲杠:高端裝備國產化之路中的關鍵零部件 1.1.1.1.滾珠絲杠副與直線導軌副共同組成了應用廣泛的機械傳動裝置滾珠絲杠副與直線導軌副共同組成了應用廣泛的機械傳動裝置 滾動功能部件滾動功能部件是是通過滾動體在接觸滾道中的滾動,將傳統的滑動摩擦傳動形式轉換為滾動摩通過滾動體在接觸滾道中的滾動,將傳統的滑動摩擦傳動形式轉換為滾動摩擦傳動,從而大大提高傳動效率和運動精度的精密關鍵部件擦傳動,從而大大提高傳動效率和運動精度的精密關鍵部件。滾動功能部件主要包括滾動絲杠副、
24、滾動直線導軌副、滾柱花鍵、滾動直線運動裝置等,其應用廣泛,從數控機床行業逐漸拓展到醫療器械、新能源汽車、機器人等智能化行業,其中滾珠絲杠副和滑動直線導軌副的組合技術發展最快、產業化程度最高、應用領域最廣。其中核心部件滾動絲杠副(滾珠、滾柱兩大類滾子)是一種可以將旋轉運動與直線運動進行其中核心部件滾動絲杠副(滾珠、滾柱兩大類滾子)是一種可以將旋轉運動與直線運動進行雙向轉換的傳動元件,相較傳統的滑動絲杠副傳動效率更高。雙向轉換的傳動元件,相較傳統的滑動絲杠副傳動效率更高。滾動絲杠副構件間的可動聯接不借助于運動副本身,而是通過在絲杠和螺母之間的中間元件滾珠來實現,從而以滾動摩擦代替了滑動摩擦。與傳動
25、的滑動絲杠副相比,滾珠絲杠副只需要原來的三分之一動力即可達到同一水平的傳動效果,其能夠減少傳動副摩擦、提高傳動效率,能夠更好滿足現代機械傳動在高速度、高效率、高精度等方面的要求。圖圖1.1.滾動功能部件包括滾珠滾動功能部件包括滾珠/滾柱絲杠副、滾動直線導軌副等滾柱絲杠副、滾動直線導軌副等 資料來源:考慮誤差影響的行星滾柱絲杠副嚙合與接觸特性分析與研究,滾動功能部件預緊力與剛性的關聯性研究,安信證券研究中心 滾珠絲杠上游材料端直接影響產品性能,下游應用領域廣泛。滾珠絲杠上游材料端直接影響產品性能,下游應用領域廣泛。從產業鏈上游來看,滾珠絲杠上游主要為滾珠絲杠的零部件,即絲桿、螺母和滾珠等,其原材
26、料主要為鋼鐵等原材料。構件所選用的材料影響滾珠絲杠副的剛度、強度、耐磨性等,良好的微量元素配比能夠減少加工流程中的畸變和裂紋,在提高加工效率的同時,能夠提高滾珠絲杠的耐磨性和解除疲勞強度以及使用壽命,因此滾珠絲杠存在材料配方壁壘,廠家通常選用綜合性能良好的軸承鋼、合金鋼等作為滾珠絲杠副的原材料。從產業鏈下游來看,滾珠絲杠是眾多機械設備不可或缺的傳動元件,其產業鏈下游應用廣泛,包括機床、航空航天、汽車、冶金、醫藥等多種領域。圖圖2.2.滾珠絲杠產業鏈概況滾珠絲杠產業鏈概況 資料來源:行星滾柱絲杠副的研究,安信證券研究中心整理 行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲
27、明請參見報告尾頁。8 1.1.1.1.1.1.滾動功能部件滾動功能部件的的組成包括滾珠絲杠副和直線導軌副組成包括滾珠絲杠副和直線導軌副 (1 1)滾珠絲杠為工具機械和精密機械上常用傳動元件。滾珠絲杠為工具機械和精密機械上常用傳動元件。滾珠絲杠副是由滾珠絲杠、滾珠螺母和滾珠組成的部件,可以將旋轉運動轉變為直線運動,也可以將直線運動轉變為旋轉運動,具備高精度、可逆性和高效率的特點。滾柱絲杠副行業伴隨機床工業發展而發展起來,目前已廣泛應用于機床、汽車、航空航天、醫療器械、建筑、包裝印刷等領域。滾珠絲杠主要的零部件及作用如下:絲杠:絲杠:轉動部件,直線度高,具有半圓形螺旋槽的螺紋;螺母:螺母:用來固定
28、需要移動的負載;滾珠:滾珠:作為承載體、中間傳動元件,以滾動方式傳遞運動;防塵片防塵片:密封絲杠、螺母,防止外部污染物進入螺母內部;油孔:油孔:用于加潤滑油,保持滾柱絲杠結構運行時良好的潤滑。圖圖3.3.滾珠絲桿內部結構圖滾珠絲桿內部結構圖 圖圖4.4.滾珠絲桿外觀圖滾珠絲桿外觀圖 資料來源:加工中心滾珠絲杠的應用,安信證券研究中心 資料來源:上銀官網,安信證券研究中心 (2 2)滾動直線導軌副滾動直線導軌副為為滾動功能部件滾動功能部件的組成部分的組成部分,具有導向、承載、定位等功能具有導向、承載、定位等功能。滾珠直線導軌副由滑塊、滾動體、導軌、反向端蓋以及保持架等部分組成,因滾動直線導軌副具
29、備運動靈敏度高、定位精度高、牽引力小、磨損小、潤滑維修簡便等優點,其在高檔數控機床中應用廣泛。其主要零部件及作用如下:滑塊:滑塊:與機床運動部件相連,通過滾動體滾動實現與導軌的相對滑動;導軌導軌:固定在基座上,起運動導向作用,其加工精度直接決定了滾珠導軌副精度;滾動體滾動體:直線導軌副的承載部件,常用類型包括滾珠和滾柱兩種,其中滾珠具有摩擦小、自調心能力強與誤差均化優點,但承載能力較??;滾柱有較大承載能力,但摩擦力較大;反向器:反向器:用于實現滾動體循環運動;密封端蓋:密封端蓋:起到密封及防塵作用,同時端蓋內密封有潤滑油,保持滾道潤滑;保持架保持架/板板/鏈:鏈:用于隔離滾動體,防止滾動體之間
30、碰撞和摩擦,有效降低直線導軌副噪聲。圖圖5.5.直線導軌直線導軌內部結構圖內部結構圖 圖圖6.6.滾柱直線導軌副三維結構滾柱直線導軌副三維結構 資料來源:數控車床滾動直線導軌副結合部動態特性研究,安信證券研究中心 資料來源:滾柱直線導軌副剛度及性能試驗研究,安信證券研究中心 行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。9 1.1.2.1.1.2.滾珠絲杠可根據循環方式、加工工藝、特殊應用進行分類滾珠絲杠可根據循環方式、加工工藝、特殊應用進行分類 滾珠絲杠分類滾珠絲杠分類方式方式眾多,眾多,根據滾珠循環方式根據滾珠循環方式:可分為內循環、外循環、端蓋式
31、外循環以及螺母旋轉式滾珠絲杠;根據加工工藝根據加工工藝:可分為磨削、冷軋滾珠絲杠;根據特殊應用場景根據特殊應用場景:可分為高負荷、自潤式、靜音式、高速化滾珠絲杠。(1 1)根據循環方式:)根據循環方式:根據滾珠的返向循環回路是否脫離絲杠的滾道,滾珠絲杠可分為內循環式、外循環式和螺母旋轉式,其中外循環一般指插管式外循環和端蓋式外循環。內循環:滾珠循環時不脫離絲杠表面。內循環:滾珠循環時不脫離絲杠表面。內循環式滾珠絲杠裝有接通相鄰滾道的返向器,滾珠在翻越螺紋滾道牙頂后,借助返向器上回珠槽的作用重新回到初始滾道。采用內循環方式的滾珠絲杠的螺母外徑小,可微型設計,滿足最小空間安裝,并且制作簡單、成本低
32、。內循環式絲杠適用于中小導程、中低速度場景,如 3D 打印機、中小型醫療掃描儀等。外循環:滾珠循環返回離開絲杠表面。插管式外循環:適用范圍廣,多作為標準產品。外循環:滾珠循環返回離開絲杠表面。插管式外循環:適用范圍廣,多作為標準產品。插管式外循環滾珠絲杠將部分的成形彎管插入螺旋滾道,以彎管端部舌形斜口作為擋珠器來引導滾珠進出彎管以構成循環通道。其結構簡單,工作可靠,工藝性好,易于批量生產,與內循環相比可以實現更大導程、更強承載能力。插管式外循環應用廣泛,能適用于重載高速的驅動系統和精密定位系統,能實現大、小導程。端蓋式外循環:可為多線螺紋,應用于多牙口設計。端蓋式外循環:可為多線螺紋,應用于多
33、牙口設計。端蓋式外循環滾珠絲杠在螺母端部配置滾珠返向器,在螺母內設置貫通孔,滾珠通過端蓋和螺母滾道內部的貫通孔實現循環。其螺母徑向、軸向尺寸小,滾珠循環部的加工復雜,可實現多線螺紋、承載能力大。端蓋式外循環式適用于多線、高承載、低轉速、低精度傳動行業的應用場景。螺母旋轉式:螺帽和支撐軸承一體成型,絲杠固定,螺母旋轉。螺母旋轉式:螺帽和支撐軸承一體成型,絲杠固定,螺母旋轉。螺母旋轉式滾珠絲杠是采用驅動元件帶動螺母做旋轉運動,通過螺母內部滾珠的移動,使絲杠和螺母產生相對位移。在絲杠固定的情況下,螺母相對絲杠產生直線相對運動,完成傳動過程。螺母旋轉式可以有效提高大導程絲杠傳動的穩定性和傳動機構的剛性
34、,優化各種直線軸進給結構。螺母旋轉式適用于長行程、重載、高速領域,應用于半導體機械、產業用機器人、搬送裝置等。表表1 1:滾珠絲杠按循環方式分類滾珠絲杠按循環方式分類 分類方式分類方式 種類種類 特點特點 應用場景應用場景 示意圖示意圖 按循環方式分類 內循環 螺母外徑小,可微型設計,滿足最小空間安裝,并且制作簡單、成本低 適用于中小導程、中低速度場景,如 3D 打印機、中小型醫療掃描儀等 插管式 外循環 結構簡單,工作可靠,工藝性好,能夠批量生產,可以實現較大導程、承載能力較大 應用廣泛,能適用于重載高速的驅動系統和精密定位系統,能實現大、小導程 端蓋式 外循環 螺母徑向、軸向尺寸小,滾珠循
35、環部的加工復雜,可實現多線螺紋、承載能力大 適用于多線、高承載、低轉速、低精度傳動行業的應用場景 螺母旋轉式 螺帽和支撐軸承一體成型,有效提高大導程的穩定性和剛性,優化各種直線軸進給結構 適用于長行程、重載、高速領域,應用于半導體機械、產業用機器人、搬送裝置等 資料來源:上銀官網,滾珠絲杠建模綜述,安信證券研究中心 (2 2)根據加工方式:)根據加工方式:滾珠絲杠生產環節多,良率控制為生產難點。滾珠絲杠生產環節多,良率控制為生產難點。滾珠絲杠結構復雜,加工工序較多,除了復雜的冷加工部分,還有前期的預熱處理、螺紋滾道部分淬火處理,中期的時效處理等熱處理工序,一件滾珠絲杠的制作大約需要 20 多道
36、工序,于是控制良率成為生產中的難點。滾珠絲杠行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。10 下游應用多元、產品性能要求各有不同,但整體來看加工流程較為標準化,只在材料端和關鍵工藝上略有區別。從工藝角度來看,滾珠絲杠整體可分為磨削滾珠絲杠和冷軋滾珠絲杠兩類:磨削滾柱絲杠加工工藝復雜磨削滾柱絲杠加工工藝復雜,精度更高。精度更高。按照基準統一原則,以兩端中心孔為加工工藝工序基準,通過熱處理、車削、磨削等幾十道工序逐一完成,制造精度高達到 P1 級,非常適合給高精度設備做定位部件,同時材料及熱處理方式對滾珠絲杠成品零件的制造質量及精度影響非常大。軋制軋制滾
37、珠絲杠自動化程度更高,制作周期短滾珠絲杠自動化程度更高,制作周期短,精度較低,精度較低。采用冷加工工藝模具制造,開模工藝自動化程度高,批量生產后成本低、效率高,但制造精度較低,停留在 P7 級左右,只能在設備中做傳動部件。表表2 2:滾珠絲杠按加工方式分類滾珠絲杠按加工方式分類 分類方式分類方式 種類種類 特點特點 應用場景應用場景 示意圖示意圖 按加工方式分類 軋制級 冷軋擠壓成型,精度較低,但供貨迅速,價格低廉 適用于低摩擦、運轉順暢等機械傳動場景 研磨級 制作工藝復雜,精密研磨機床磨制而成,精度高,交期慢 應用于 CNC 機械,精密工具機,產業機械,電子機械,航天工業等領域 資料來源:T
38、HK,上銀官網,南京春信自動化設備網站,安信證券研究中心 表表3 3:磨削滾珠絲杠機械加工工藝復雜磨削滾珠絲杠機械加工工藝復雜 序號序號 工藝內容工藝內容 備注備注 序號序號 工藝內容工藝內容 備注備注 1 下料 GCr15 12 粗磨 90V 形槽 兩頂尖 2 球化退火熱處理并檢驗校直 降低硬度 13 磁力探傷 3 加工端面,鉆中心孔 14 時效處理并檢驗 去應力 4 粗車 15 研磨中心孔 5 高溫時效并檢驗 去應力 16 半精磨滾道 兩頂尖 6 加工端面,修研中心孔 17 低溫時效處理并檢驗 7 半精車 18 銑鍵槽 8 銑 19 磨端部螺紋 9 粗磨 兩頂尖 20 研磨中心孔 10 工
39、作表面(滾道)與加工基準(中心孔)淬、回火檢驗 21 精磨滾道,全檢 兩頂尖 11 研磨中心孔 22 裝配跑合檢驗防銹包裝檢驗入庫 備注 磨制滾珠絲杠的加工工藝周期約為 30-45 天,周期長,效率低,成本高 資料來源:精密滾珠絲杠機械加工工藝規程研究,安信證券研究中心 表表4 4:冷軋滾珠絲杠機械加工工藝更為簡單冷軋滾珠絲杠機械加工工藝更為簡單 序號序號 工藝內容工藝內容 備注備注 序號序號 工藝內容工藝內容 備注備注 1 軋制滾珠絲杠 GCr15 4 滾道拋光 2 檢驗校直 5 加工軸端 3 端部退火 降低硬度 6 裝配跑合檢驗防銹包裝檢驗入庫 備注 軋制滾珠絲杠的加工工藝周期約為 1-3
40、 天,周期短,效率高,成本低 資料來源:精密滾珠絲杠機械加工工藝規程研究,安信證券研究中心 (3 3)根據特殊用途:)根據特殊用途:為滿足下游應用需求,適應各行各業的工作環境,根據絲杠的功能、特點和特殊用途不同,滾珠絲杠也可以劃分為高負荷、自潤式、靜音式和高速化等。高負荷:承受較大的軸向負荷。高負荷:承受較大的軸向負荷。重負荷滾珠絲杠采用特殊的幾何牙溝與回流系統設計,降低絲杠牙溝所承受的軸向負荷,提升滾珠絲杠所能承受的最大負載力。相較于一般標準滾珠絲行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。11 杠,其額定負荷大幅提升約 2-3 倍以上,于高負載應
41、用下可以提供更長的使用壽命。廣泛應用于全電式射出成形機、半導體制造裝置、重負荷制動器、產業機械、鍛壓機械等領域。自潤式:保持最佳潤滑效果,延長保養周期。自潤式:保持最佳潤滑效果,延長保養周期。自潤式滾珠絲桿具有可拆換儲油裝置,不需要潤滑管路系統與設備,同時儲油裝置也易于自行拆換、補充,無需對滾珠絲杠及機臺做拆解、重組,節省了維修及保養的時間,減少了換油和廢油處理成本。廣泛應用于印刷機械、自動化機械、醫療設備、X-Y 工作臺等工業機械和電子機械領域。靜音式:大幅降低滾珠運行阻力和沖擊產生的噪音。靜音式:大幅降低滾珠運行阻力和沖擊產生的噪音。靜音式滾珠絲桿優化了滾珠的回流路徑設計,滾珠沿切線脫離螺
42、紋溝槽進入回流道,震動小且運行平順。特殊溝型的滾珠間隔環,可以抑制住滾珠之間碰撞所產生的噪音。其廣泛應用于 CNC 機械、精密工具機械、產業機械、電子機械、高速化機械等領域。高速化:瞬時加減速度超過高速化:瞬時加減速度超過 1.5g1.5g。高速化滾珠絲桿一般具有大導程滾珠絲杠副,采用特有回流組件的路徑與強度設計,具有高傳動效率、高加速、高速進給的特點,適用于高速的應用場合。廣泛應用于工具機的快速進給,磨具高速切削中心機、高速縱荷切削中心等領域。相比滾珠絲杠,(行星)相比滾珠絲杠,(行星)滾柱絲杠滾柱絲杠在部分特殊用途方面展現多方面優勢,具備承載能力強、高在部分特殊用途方面展現多方面優勢,具備
43、承載能力強、高強度等優點強度等優點。滾珠絲杠副具有傳動效率高等優點,但同時也具備壽命短、承載能力和剛度差等缺點,當導程很小時承載能力非常有限,因此在某些場景下不能夠滿足需求。滾柱絲杠副具備較大接觸半徑的滾動體,導程小時仍可獲得較高承載能力,同時強度高、可靠性好,能夠更加適應對結構緊湊、輕巧、承載能力、速度和剛度要求高的場合。表表5 5:滾珠絲杠按特殊用途分類滾珠絲杠按特殊用途分類 分類方式 種類 特點 應用場景 示意圖 按特殊用途分類 高負荷 能夠承受較大的軸向負荷,額定負荷大幅提升約 2-3 倍以上,于高負載應用下可以提供更長的使用壽命 應用于全電式射出成形機、半導體制造裝置、重負荷制動器、
44、產業機械、鍛壓機械等領域 自潤式 具有可拆換儲油裝置,不需要潤滑管路系統與設備,減少了換油和廢油處理成本 應用于印刷機械、自動化機械、醫療設備、X-Y 工作臺等工業機械和電子機械領域 靜音式 具有特殊的回流路徑,滾珠間隔環,滾珠運動震動小且平順,產生噪音小 應用于 CNC 機械、精密工具機械、產業機械、電子機械、高速化機械等領域 高速化 特有回流組件的路徑與強度設計,瞬時加速度超過 1.5g,高傳動效率、高加速、高速進給 適用于高速的應用場合。廣泛應用于工具機的快速進給,磨具高速切削中心機、高速縱荷切削中心等領域 資料來源:上銀官網,安信證券研究中心 行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于
45、安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。12 1.2.1.2.對比滾珠傳動,對比滾珠傳動,滾柱絲杠滾柱絲杠有望憑借性能優勢在諸多新興應用領域大展拳腳有望憑借性能優勢在諸多新興應用領域大展拳腳 滾柱絲杠滾柱絲杠為使用滾柱進行傳動的為使用滾柱進行傳動的傳動機構傳動機構,類似行星傳動體系,因而又得名行星滾柱絲杠,類似行星傳動體系,因而又得名行星滾柱絲杠。其基本結構主要包括絲桿、滾柱、內齒圈、保持架和螺母等,其原理為絲杠旋轉帶動滾柱繞絲桿軸向公轉同時繞自身軸線自轉,然后滾柱帶動螺母做軸向運動。其中,三大構件(絲杠、滾柱、螺母)的牙型角皆為 90,絲杠與螺母為直廓牙型,滾柱采用弧形牙型。圖圖7.7
46、.行星滾柱絲杠結構圖行星滾柱絲杠結構圖 圖圖8.8.滾珠絲桿外觀圖滾珠絲桿外觀圖 資料來源:行星滾柱絲杠承載與摩擦特性研究,安信證券研究中心 資料來源:滾珠絲杠,安信證券研究中心 根據滾柱相對于絲杠和螺母的運動關系,行星滾柱絲杠可以分成 5 類,分別為標準式、反向式、循環式、軸承環式和差動式。標準式行星滾柱絲杠標準式行星滾柱絲杠:適用于高負載、適用于高負載、大行程、大行程、高速等場合,應用廣泛。高速等場合,應用廣泛。絲杠、螺母為三角形多頭螺紋,滾柱為具有一定螺旋升角的球形單頭螺紋,絲杠為主動件絲杠為主動件,螺母為輸出構件。其能夠實現較大行程,適用于環境惡劣、高負載、高速等場合,主要應用于精密機
47、床、機器人、軍工裝備等領域,是目前應用最廣泛的類型,其他 4 種類型均為適應不同應用環境而在其基礎上演變而來。反向式反向式行星滾柱絲杠:適用于中小負載、小行程、高速場合。行星滾柱絲杠:適用于中小負載、小行程、高速場合。與標準式不同在于有內齒圈,絲杠兩端加工有直齒與滾柱兩端的齒輪嚙合,螺母作為主動件螺母作為主動件,絲杠為輸出構件,滾柱、絲杠之間無相對軸向位移。其主要用于中小負載、小行程和高速的應用場景,可用于航空、航天、船舶、電力等領域,主要缺點為行程受到螺母內螺紋長度的限制。循環式行星滾柱絲杠:適用于高剛度、高承載、高精度場合。循環式行星滾柱絲杠:適用于高剛度、高承載、高精度場合。相比于標準式
48、,去掉了內齒圈,增加了凸輪環結構,其功能類似于滾珠絲杠的返回器,其滾柱上無螺紋、齒輪結構,為環槽狀,環槽間距與絲杠、螺母的螺紋匹配,其安裝在具有凹槽結構的保持架上。同時增加了參與嚙合的螺紋數量,具有較高的剛度和較大的承載能力,主要應用于要求高剛度、高承載、高精度的場合,如醫療器械、光學精密儀器等領域。缺點在于其凸輪環結構會產生振動沖擊,存在噪音問題。差動式行星滾柱絲杠:適用于傳動較大、承載能力較高場合。差動式行星滾柱絲杠:適用于傳動較大、承載能力較高場合。與標準式相比,去掉了內齒 圈,滾柱上無齒輪段。其結構特點使其導程更小,適用于傳動較大,承載能力較高的應用場合。但在運動過程中,螺紋會產生滑動
49、現象,在重載情況下,容易產生磨損,導致精度喪失,可靠性降低等問題。軸承環式行星滾柱絲杠:適用于高承載、高效率場合軸承環式行星滾柱絲杠:適用于高承載、高效率場合。相比于標準式,螺母上去掉了內齒圈,增加了殼體、端蓋及推力圓柱滾子軸承等部件。推力圓柱滾子軸承提高了其承載能力,同時減小了各構件間的磨損,增大了傳動效率。其主要適用于高承載、高效率等場合,如石油化工、重型機械等領域。但其存在著結構復雜,徑向尺寸大,制造成本高等缺點。行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。13 表表6 6:行星滾柱行星滾柱絲杠分類絲杠分類 分類方式分類方式 種類種類 特點特點
50、 應用場景應用場景 示意圖示意圖 按滾柱相按滾柱相對于絲杠對于絲杠和螺母的和螺母的運動分類運動分類 標準式標準式 絲杠、螺母為三角形多頭螺紋,滾柱為具有一定螺旋升角的球形單頭螺紋,內齒圈固定 在螺母兩端并與滾柱兩端的直齒輪嚙合 適用于環境惡劣、高負載、高速環境惡劣、高負載、高速等場合,主要應用于精密機床、機器人、軍工裝備等領域,是目前應用最廣泛的類型 反向式反向式 螺母為主動件,絲杠為輸出構件,滾柱、絲 杠之間無相對軸向位移,優勢在于可將其螺母作為電機轉子實現電機和絲杠一體化設計 主要用于中小負載、小行程和高速中小負載、小行程和高速的應用場景,用于航空、航天、船舶、電力等領域 循環式循環式 去
51、掉了內齒圈,增加了凸輪環結構,滾柱上無螺紋、齒輪結構,為環槽狀,具有較高的剛度和較大的承載能力 主要應用于要求高剛度、高承載、高精度高剛度、高承載、高精度的場合,如醫療器械、光學精密儀器等領域 差動式差動式 無內齒圈及齒輪段,滾柱、螺母均為環槽結構,且滾柱的環槽分為多段,其中小中徑段與螺母嚙合,大中徑段與絲杠嚙合 獲得更小的導程,適用于傳動比較大,承載動比較大,承載能力較高能力較高的應用場合。在重載情況下,容易產生磨損,導致精度喪失,可靠性降低 軸承式軸承式 滾柱為環槽結構,相比于標準式,其螺母上去掉了內齒圈,增加了殼體、端蓋及推力圓柱滾子軸承等部件。推力圓柱滾子軸承提高了其承載能力,同時也減
52、小了各構件間的磨損,增大了傳動效率 其主要適用于高承載、高效率高承載、高效率等場合,如 石油化工、重型機械等領域 資料來源:行星滾柱絲杠傳動精度分析與設計,安信證券研究中心 從滾珠絲杠與滾柱絲杠對比的角度來看,發展歷史:發展歷史:滾珠絲杠發展歷史更長,但滾柱絲杠結構同樣經歷了較長時間驗證;性能比較性能比較:行星滾珠絲杠在承載能力、剛度、傳動速度、導程范圍等方面更具優勢。行星滾柱絲杠行星滾柱絲杠也并非新興產品,其發展歷史可追溯至也并非新興產品,其發展歷史可追溯至 1 1942942 年。年。(1 1)滾)滾珠珠絲杠:絲杠:滾珠絲杠發明于 1874 年,20 世紀 30 年代,美國通用公司在汽車的
53、轉向裝置上首次應用了滾珠絲杠元件,20 世紀 40 年代,滾珠絲杠副首次在數控機床上得到使用,并成為了數控機床的理想進給元件;伴隨機床和自動化設備的發展,對滾珠絲杠副的研究和生產得到推進,50 年代開始在工業發達國家出現眾多滾珠絲杠副廠家,如英國 ROTAX、日本NSK 等。我國研制用于數控機床的滾珠絲杠副起步于 20 世紀 50 年代,1964 年我國自行設計研制第一套滾珠絲杠副,自 2009 年國家啟動相關課題開始,國內企業如漢江機床、山東博特精工等已經取得了許多優秀的成果,但目前我國在高性能產品上與世界先進企業相比仍有進步空間。(2 2)行星滾柱絲杠)行星滾柱絲杠:1942 年,瑞典人
54、Carl Bruno Strandgren 首次申請了循環式行星滾柱絲杠專利,1954 年申請了標準式和反向式行星滾柱絲杠專利,1986 年,William J.Roantree發明了差動式行星滾柱絲杠,之后 Oliver Saari 發明了軸承環式行星滾柱絲杠。1970 年,瑞士的 Rollvis 公司開始研制行星滾柱絲杠,瑞典的 SKF 也同時研制行星滾柱絲杠,美國的Moog、德國的 Ortlieb 和英國的 Power Jacks 等都有各自成熟的行星滾柱絲杠產品;美國的Exlar 和德國的 Rexroth 都將行星滾柱絲杠運用到各自的機電作動器中。目前我國研制行星滾柱絲杠副的企業仍較少
55、,且大多數處于結構設計階段,與國外企業存在差距。行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。14 圖圖9.9.滾柱絲杠及滾柱絲杠發展歷史滾柱絲杠及滾柱絲杠發展歷史 資料來源:行星滾柱絲杠承載與摩擦特性研究,行星滾柱絲杠設計,安信證券研究中心整理 行星滾珠絲杠較滾柱絲杠具備高承載能力、高剛度、高傳動速度、更大的導程范圍等優勢。行星滾珠絲杠較滾柱絲杠具備高承載能力、高剛度、高傳動速度、更大的導程范圍等優勢。行星滾柱絲杠與滾珠絲杠的最大區別在于載荷傳遞元件為螺紋滾柱,因此大幅度增加了絲杠的受力接觸面,從而使得承載能力和剛性比普通滾柱絲杠更高,同時用滾柱替代
56、滾珠,解決了滾珠直徑取值范圍小,空間和承載能力有限的問題。行星滾柱絲杠副具有以下特點:行星滾柱絲杠副具有以下特點:高承載:高承載:相同長度下的滾柱和滾珠,滾柱相比滾珠提供了更多的接觸點(線接觸),因此滾柱具有更高的承載能力和剛度;小體積:小體積:相同承載能力下,滾珠的體積比滾柱大 2/3;高速度:高速度:在滾柱運動過程中,保持架使相鄰滾柱之間不相互碰撞,而滾珠在運動過程中,相鄰滾珠之間沒有間隙,滾珠會在滾道發生碰撞,因此滾柱絲杠的工作速度更高;高精度:高精度:滾柱絲杠中絲杠螺旋升角較小,牙型輪廓為 90的三角形,這種結構形式的導程精度較高,進給量可以精確到毫米以下;長壽命:長壽命:根據生產廠商
57、 GSA 進行的壽命試驗,相同工況下的滾柱絲杠是滾珠絲杠實際壽命的 15 倍。表表7 7:行星滾柱絲杠和滾珠絲杠性能對比行星滾柱絲杠和滾珠絲杠性能對比 項目項目 滾動體滾動體 滾動體滾動體循環運循環運動方式動方式 滾動體受力滾動體受力狀態狀態 最高精度最高精度 相對承載相對承載能力(滾能力(滾珠絲杠為珠絲杠為1 1)相對旋轉相對旋轉速度(滾速度(滾珠絲杠為珠絲杠為1 1)相對壽命相對壽命(滾珠絲(滾珠絲杠為杠為 1 1)導程導程 場景場景 行星滾珠絲杠 滾柱 滾柱圍繞絲杠軸心做行星運動 滾動體受載面積大、任何時候都同時受載、無循環交變應力 進給量可以精確到毫米以下 3 2 15 可小于0.5m
58、m 或更小 需要高精度、高承載、高剛度、惡劣環境,在精密數控機床、重型機械、醫療器械、武器裝備、航空航天等領域具備應用前景 滾珠絲杠 滾珠 借助反向機構實現循環滾動 滾柱受截面積小,且輪流受載,產生循環交變應力-1 1 1 受滾柱直徑限制大于 0.5mm 廣泛應用于數控機床、汽車制造、航空航天、石油鉆井等高精尖領域 資料來源:航天精密傳動機構行星滾柱絲杠的設計與研究,行星滾柱絲杠承載與摩擦特性研究,循環式行星滾柱絲杠副的設計及運動連續性研究,安信證券研究中心 行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。15 1.3.1.3.滾動功能部件下游應用領域眾
59、多滾動功能部件下游應用領域眾多,不同性能要求對應多元化規格產品,不同性能要求對應多元化規格產品 滾珠絲杠及行星滾柱絲杠滾珠絲杠及行星滾柱絲杠下游應用眾多,下游應用眾多,在高精尖等在高精尖等領域領域發展空間廣闊發展空間廣闊。滾柱絲杠下游應用領域廣闊,包括高檔數控機床、普通機械、工業機器人、人形機器人、航空航天、醫藥、模具加工等領域。滾珠絲杠的主要性能參數包括:精度等級、軸向間隙、額定負載、導程、絲杠軸外徑和長度等。精度等級(導程精度):精度等級(導程精度):滾珠絲桿的 JIS 等級可分為 C0、C1、C2、C3、C5、C7、C10 級,精度表示方法為無論滾珠絲杠的長度為多長,任取 300mm 的
60、誤差都在等級代表的精度之內,如精度等級為 7 級時,任意 300mm 行程內行程變動量為 0.050mm,即 C7=0.05。根據使用場合的不同,滾珠絲杠可分為壓軋制滾珠絲杠(轉造級滾珠絲杠)和精密滾珠絲杠(研磨級滾珠絲杠);壓軋制滾珠絲杠主要用于傳送,用于位置精度要求不高的場合,常用經濟精度有 C7、C10。精密滾珠絲杠主要用于定位精度定位精度要求高的場合,精度等級為(C0-C5 級),常用精度等級為 C3、C5、C7。軸方向間隙:軸方向間隙:滾珠絲杠的螺母與絲杠軸軸向的間隙值,一般在 0-0.12mm 左右,軸向間隙影響物體移動的重復精度重復精度;容許軸向負載容許軸向負載:容許軸向負載時指
61、相對于可能使絲杠軸發生屈曲的負載,確保其安全性的負載,施加于絲杠軸的最大軸向負載最大軸向負載須小于容許軸向負載容許軸向負載;容許轉速容許轉速:滾珠絲杠的轉速轉速取決于必要的進給速度和滾珠絲杠的導程,且須小于容許轉速,滾珠絲杠的容許轉速小于與絲杠軸固有振動一致的危險速度的 80%。壽命:壽命:滾珠絲杠的壽命是指滾珠滾動面或任一滾珠因交變應力而產生疲勞,直至開始產生剝落現象時的總旋轉次數總旋轉次數、時間、距離、時間、距離。導程:導程:導程為滾珠螺母相對滾珠絲杠旋轉一周的行程;常見絲杠導程有:4、5、6、8、10、12、16、20、32、40、50、60、80、100mm 等。絲桿外徑:絲桿外徑:主
62、要有:12、15、16、20、25、31、32、38、40、48、50、61、63、77、80、96mm 等。圖圖10.10.滾珠絲杠副應用領域及對應核心性能要求滾珠絲杠副應用領域及對應核心性能要求 資料來源:安信證券研究中心整理 表表8 8:滾珠絲杠國際標準精度等級滾珠絲杠國際標準精度等級 等級等級 研磨級研磨級 軋制級軋制級 任意任意 3 30000mmmm 行程內誤差行程內誤差 C C0 0 C C1 1 C C2 2 C C3 3 C C4 4 C C5 5 C C6 6 C C7 7 C C8 8 C C1010 300 ISO,DIN 6 12 23 52 210 JIS 3.5
63、5 8 18 50 210 資料來源:上銀官網,安信證券研究中心 行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。16 表表9 9:各種機械適用各種機械適用滾珠絲杠滾珠絲杠精度等級精度等級 用途用途 軸別軸別 精密等級精密等級 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 1 10 0 精 密機床 車床 X Z 銑床、鏜床 X Y Z 鉆床 X Y Z 磨床 X Y 一般機械 高速沖床 X Y 專用機 木工機 機械手臂(精密級)機械手臂(一般級)三次元量測機 傳統機械 搬送裝置 X-Y 平臺 線性制動器 航空負載齒輪 翼面控制器
64、 閥門 動力轉向器 玻璃研磨機 表面研磨機 感應熱處理 半導體設備 全電式射出成型機 資料來源:上銀官網,安信證券研究中心 行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。17 2.2.行業分析:行業分析:百億級滾動功能部件市場迎國產替代機遇百億級滾動功能部件市場迎國產替代機遇 2.1.2.1.中國滾動功能部件市場規模估計超中國滾動功能部件市場規模估計超 3 30000 億元,新興應用驅動下成長空間廣闊億元,新興應用驅動下成長空間廣闊 滾動功能部件滾動功能部件 2 2022022 年全球市場規模預計超年全球市場規模預計超 2 20000 億美元,前裝市場
65、占據約億美元,前裝市場占據約 3 3/4/4。滾珠絲杠自1874 年誕生以來,其功能從最初“省能傳動”發展到“精密定位”,從“大導程快速驅動”發展到“高速精密驅動”,隨著高速、精密、大負荷等各種特殊用途的創新與發展,推動了滾珠絲杠及配套直線導軌的市場規模的持續擴張。根據 Value Market Research 數據,預計2022 年滾動功能部件全球市場規模為 207.3 億美元(約合 1451 億人民幣),預計 2022-2026年 CAGR 為 9.4%(我們認為,Value Market Research 報告中所提及的“滾珠絲杠”應屬于廣義上的滾動功能部件,即包含了滾珠絲杠副及直線導
66、軌副配套,并囊括了下游工業制造、航空航天、石油管道等各類或大或小的下游應用)。分渠道來看,分渠道來看,前裝 OEM 市場、售后市場分別占據約 74%、26%,相對穩定;分市場來看,分市場來看,中國、印度等亞洲國家工業化進程推動了滾動功能部件市場的增長,預計 2022-2026 年,亞太地區市場份額在全球占比有望從 44.9%增長至46.6%。圖圖11.11.2019-2026E 全球全球滾動功能部件滾動功能部件分分地區地區市場規模市場規模 圖圖12.12.2022 年全球年全球滾動功能部件滾動功能部件按渠道劃分市場規模按渠道劃分市場規模 資料來源:Value Market Research,安
67、信證券研究中心 資料來源:Value Market Research,安信證券研究中心 中國中國市場規模約占全球的市場規模約占全球的 2 20%0%,得益于制造業快速發展,預期,得益于制造業快速發展,預期 2 2022022-20252025 年滾動功能部件復年滾動功能部件復合增速高于海外市場。合增速高于海外市場。根據金屬加工雜志社,2022年預計我國滾動功能部件市場規模330億,至 2025 年有望增長至 462 億,CAGR 達 12.4%(對比全球 2022-2025 年市場規模 CAGR 為10.33%)。其中機床為第一大單一下游應用領域,約占總市場規模的 21.6%,對應 2025
68、年需求規模約 100 億,其次在專用設備領域(包含半導體、電池制造及其他專用設備)、工業自動化(機器人)、醫療器械、汽車領域也有著廣泛應用,預計 2025 年分別占總市場規模的 30.3%、10.8%、15.1%、3.2%。粗略估計 2025 年滾動功能部件在泛工業制造中的應用約占總需求的70%,同時新興應用場景的持續出現也推動了滾動功能部件需求的持續擴張,例如注塑機、壓力機、工程機械等領域的電動化趨勢,以及人形機器人商業化前景下的供應鏈產品升級。圖圖13.13.2021-2025E 中國中國滾動功能部件滾動功能部件市場規模市場規模 圖圖14.14.預期預期 2025 年中國年中國滾動功能部件
69、滾動功能部件市場下游應用格局市場下游應用格局 資料來源:金屬加工雜志社,安信證券研究中心 資料來源:金屬加工雜志社,安信證券研究中心 195.5156.4181.6207.3232.7256.7278.4296.601002003004002019202020212022E2023E2024E2025E2026E億美元億美元亞太地區北美歐洲中東非洲拉美2022-2026年CAGR=9.4%74.0%74.0%26.0%26.0%OEM售后市場29033038042046213.8%13.8%15.2%15.2%10.5%10.5%10.0%10.0%0%5%10%15%20%010020030
70、040050020212022E2023E2024E2025E億元億元中國滾動功能部件市場規模(億元)yoy21.6%21.6%17.3%17.3%15.2%15.2%10.8%10.8%6.5%6.5%6.5%6.5%4.3%4.3%3.2%3.2%2.2%2.2%1.7%1.7%10.6%10.6%機床半導體制造裝置醫療器械機器人專用機械電池制造裝置維修市場汽車相關手機相關專用機觸摸屏其他行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。18 2.1.1.2.1.1.機床行業機床行業:成熟應用場景產品伴隨產業升級,:成熟應用場景產品伴隨產業升級,國產替
71、代邏輯清晰國產替代邏輯清晰 滾珠絲杠在機床中主要位于傳動系統中,與導軌、主軸共同帶動刀具等組件的運動傳導。滾珠絲杠在機床中主要位于傳動系統中,與導軌、主軸共同帶動刀具等組件的運動傳導。滾柱絲杠在機床中的主要功能為將回轉運動轉化為直線運動或將直線運動轉化為回轉運動。一套滾珠絲杠副由一根絲杠、一根螺母、多個鋼球組合。一般情況下,在機床中的一整套運行機構由兩道滾動直線導軌及一根滾珠絲杠副組成,驅動運動部件實現精確移動。滾珠絲杠在機床中應用主要朝向高精、高速、重載及低噪音方向發展。滾珠絲杠在機床中應用主要朝向高精、高速、重載及低噪音方向發展。在機床中使用滾珠絲杠而非液壓進行傳導的主要原因在于其傳動效率
72、高(滾動摩擦)、精度好(多為螺紋磨削或模具連續軋壓)、精度保持性強(因為其為滾動摩擦,所以可以采用優質鋼材如軸承鋼等按硬對硬接觸方式提高了耐磨性和整體剛度)。隨著機床逐步向高端化、復合化方向發展,未來滾珠絲杠的重點發展方向在于維持產品性能并減少體積和通過熱處理延長產品壽命。圖圖15.15.滾珠滾珠絲杠屬于機床的傳動系統絲杠屬于機床的傳動系統 資料來源:捷眾機器人,恒興隆機電官網,機床商務網,安信證券研究中心 保守估計機床行業保守估計機床行業滾珠絲杠單套價格約滾珠絲杠單套價格約 1 1100100 元,國產替代邏輯清晰。元,國產替代邏輯清晰。根據秦川機床定增公告顯示,目前滾珠絲杠在機床應用領域的
73、單價約 980 元/件,與之相配套的螺母單價約 102 元/件,一套滾珠絲杠副的價格約為 1100 元,考慮到機床產品品類繁多,高端設備應用零部件可能相對更高。國家已在(中國制造 2025)重點領域技術路線圖針對高端機床用滾珠絲杠明確提出國產替代的要求:到 2025 年,高檔數控機床與基礎制造裝備國內市場占有率超過 80%;主軸、絲杠、線軌等中高檔功能部件國內市場占有率達到 80%,國產替代邏輯非常清晰。隨著機床行業的景氣度提升隨著機床行業的景氣度提升,滾動功能部件滾動功能部件有望有望每年帶來約每年帶來約 9090 億的市場空間。億的市場空間。機床的市場需求主要來自于機床每 10 年左右的更新
74、需求以及下游應用領域高景氣帶來的新增機床的需求,而根據浙海德曼招股說明書顯示,滾珠絲杠、導軌約占機床成本的 1.54%、3.44%。因此我們基于中國工具工業協會機床歷史銷量數據來測算更新需求,根據模具行業銷量數據來測算新增需求(假設模具行業應用的機床數量占比保持不變)。針對國內市場,我們預計2023/2024/2025 年機床的市場需求有望分別達到 1921 億元/1900 億元/1823 億元,則滾珠絲杠的市場需求有望分別達到 29.6 億元/29.3 億元/28.1 億元,導軌市場需求有望分別達到66.1 億元/65.4 億元/62.7 億元。行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信
75、證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。19 圖圖16.16.滾珠滾珠絲杠絲杠和導軌和導軌約占機床成本的約占機床成本的 4.98%圖圖17.17.2025 年估計機床產業滾動功能部件需求約年估計機床產業滾動功能部件需求約 90.8 億億 資料來源:浙海德曼招股說明書,安信證券研究中心 資料來源:機械工程學報,中國機床工具工業協會,海天精工招股書,祥鑫科技招股書,安信證券研究中心 2.1.2.2.1.2.工程機械工程機械:電動:電動化化替代液壓替代液壓傳動,傳動,新興應用場景正在落地新興應用場景正在落地 在工程機械電動化發展趨勢下,在工程機械電動化發展趨勢下,推動推動電動缸電動缸對傳統對傳統液
76、壓缸液壓缸的替代的替代,電動缸里核心部件之一即電動缸里核心部件之一即滾動功能部件(其中核心元件包括滾珠、滾柱絲杠等不同種類)。滾動功能部件(其中核心元件包括滾珠、滾柱絲杠等不同種類)。類比電動化發展較快的注塑機行業,根據機械工業信息研究院,電動式注塑機已占到注塑機總量 75%,注塑機中注塑和合模部分要求滾珠絲杠較高的負荷承受能力,3000 噸以上大型電動化注塑機額定動載荷基本在 3000kN(300t)以上,要求把粘度較高的塑性材料以高速射出,并加以保持,滾珠絲杠通常以 20-150mm 的行程(導程范圍),以 100-250mm/s 比較慢的速度,在高負荷的狀態下反復運動。NSK 公司也開發
77、了處于世界領先水平的注塑機專用滾珠絲杠(HTF 系列)。在工程機械應用中,產品品類、應用環境多元化的特點也決定了電動缸的多規格、多結構的需求特點,例如:高頻電動缸應用于打樁機;伸縮旋轉式電動缸應用于旋挖鉆機;緩沖式電動缸應用于推土機等。工程機械電動化所需滾珠絲杠產品具有典型的低精度、高負載的特點。類比機床應用領域,工程機械電動化所需滾珠絲杠產品具有典型的低精度、高負載的特點。類比機床應用領域,滾珠絲杠精度要求一般在微米級別,工程機械行業精度要求不高,一般在毫米級別;類比注類比注塑機領域,塑機領域,注塑部分的滾珠絲杠副要求能在小行程下運動并具有良好的承受高負荷能力的主要特征。和工程機械電動化應用
78、類似,滾珠絲杠副部件需要保證設備作業效率、較高的耐磨性以及具備高負載能力,而注塑機領域電動化的成功應用一定程度上證明了工程機械電動化在關鍵的滾動功能部件性能端具備可行性。表表1010:電動缸產品在工程機械中的具體應用電動缸產品在工程機械中的具體應用 產品類型產品類型 特點特點 應用應用 高頻電動缸高頻電動缸 采用螺旋機構通過缸筒限位轉化為直線運動,電動缸輸入軸轉動一圈電動缸可往返一個行程,具有高頻特性 打樁機 伸縮旋轉式電動缸伸縮旋轉式電動缸 既可以前后伸縮往返運動,同時能 360任意旋轉的電動缸,將推桿與鉆頭連接完成旋鉆 旋挖鉆機 緩沖式電動缸緩沖式電動缸 啟動、沖擊等過程中的瞬間沖擊載荷作
79、用降低,能增加舉升推土鏟作動器的壽命 推土機 資料來源:方元明科技官網,安信證券研究中心 從電動缸結構來看,從電動缸結構來看,該產品該產品是將伺服電機與是將伺服電機與滾珠滾珠絲杠一體化設計的模塊化產品絲杠一體化設計的模塊化產品,與液壓缸、與液壓缸、氣動缸相比,電動缸具有傳動效率高、應用成本低等優勢氣動缸相比,電動缸具有傳動效率高、應用成本低等優勢。電動缸以電力作為直接動力源,電機帶動絲桿旋轉,通過螺母將旋轉運動轉化為直線運動,帶動負載做往復直線運動,具有結構緊湊簡單、定位精度高、傳動效率高、適應性與可靠性高、后期運維成本低等特點,例如電動缸可在極端溫度下運行,性能影響小,只需要定期潤滑就可以保
80、持高穩定輸出;電動缸作為動力執行機構,也不存在污染、泄露等隱患。此外,電動缸也可以更簡易地集成到可編程控制系統中,系在一定功率范圍內代替液壓缸、氣動缸的高端產品。24.1%24.1%14.8%14.8%7.4%7.4%5.2%5.2%4.0%4.0%3.4%3.4%3.3%3.3%4.1%4.1%2.8%2.8%2.7%2.7%1.5%1.5%26.7%26.7%數控系統鑄件鈑金件氣動元件電氣元件導軌軸承泵類卡盤刀架分度盤絲桿其他66.165.462.729.629.328.10102030405060702023E2024E2025E導軌市場需求(億元)絲桿市場需求(億元)行業專題行業專題/
81、機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。20 圖圖18.18.伺服電動缸圖例(例示中為軸向載荷較大的滾柱絲杠)伺服電動缸圖例(例示中為軸向載荷較大的滾柱絲杠)資料來源:廣宏自動化,安信證券研究中心 表表1111:工程機械電動缸與液壓缸應用情況對比工程機械電動缸與液壓缸應用情況對比 電動缸電動缸 液壓缸液壓缸 傳動效率傳動效率 電動缸在運轉時僅有約20%的發熱等損耗,最終作用到油缸上的效率高達 70%-80%傳統液壓缸利用發電機做功,經過泵閥、管路,由于發熱和管路變化帶來壓力損失,最終作用在馬達、油缸的效率約為 27%可靠性可靠性 結構簡單緊湊;高可靠性的接近開關控
82、制電動缸伸縮,行程控制可靠;電動缸的伸出通過電動機轉動控制,可精準控制,位置鎖止可靠。系統組成較為復雜,其中包括液壓管路、液壓泵、液壓閥、缸體等,液壓缸的行程由電磁閥接收開關信號控制,位置鎖止由鎖止閥控制,若液壓系統存在漏油,液壓缸的行程精度、位置保持精度下降。測試測試 電缸設計時,需要合理選擇測試的方式、方法,合理劃分產品單元并設置測試點,方便調試與維修。液壓系統出現故障難以診斷,主要是由于壓力測試點的選擇較為復雜,液壓系統的測試和維修困難。維修維修 電動缸將電機、減速器、齒輪減速箱、缸體一體化設計,故障時易隔離、排查。集成性較高、零部件較少,故障點低,維修概率較小,基本只需進行常規注脂保養
83、。液壓缸的維護分為密封件的檢查與維護、缸筒的檢查與維護、活塞桿/導向套的檢查與維護、緩沖閥的檢查與維護。安全性安全性 電動缸具有位置鎖定功能、限流功能,電動缸在運行過程中發生斷電的情況下,電動缸進行自鎖;在電動缸發生故障時開啟限流,保證負載及缸的安全性。在日常工作中,液壓系統不時出現安全事故,輕者人員傷亡、重者有生命之憂,甚至導致工作場所的嚴重破壞。適應性適應性 具有良好的溫度適應性,工作溫度范圍約為-40-80 攝氏度;當電動缸安裝面采用橡膠或銅箔進行密封,推桿伸出端面進行防水防塵處理時,可在水中、砂塵工況下進行可靠作業。液壓油粘度容易受外界溫度影響,低溫時液壓油粘度變大導致液壓油摩擦力變大
84、,液壓缸效率降低;液壓缸在砂塵工況下作動時,若砂塵進入到液壓系統內,會減小液壓閥門、液壓泵、液壓管路使用壽命。資料來源:方元明科技官網,安信證券研究中心 從傳動效率來看,從傳動效率來看,電動缸傳動能量損失少,電動缸傳動能量損失少,傳遞能量傳遞能量高達高達 8 80%0%。在執行元件工作過程中,往往伴隨著各類發熱損耗,包括電機、壓縮過程、傳輸過程、其他機械損耗、泄露損失。根據瑞典 Ewellix(滾珠絲杠制造商,全球線性驅動器解決方案領先企業)官網,氣動缸、液壓缸、電動缸能量輸出效率分別為 6%、44%、80%,電動缸傳動效率優勢明顯,意味著其更加節能。圖圖19.19.氣動缸、液壓缸和電動缸能量
85、損耗對比氣動缸、液壓缸和電動缸能量損耗對比 資料來源:Ewellix 官網,安信證券研究中心 行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。21 從應用成本來看,從應用成本來看,電動缸電動缸具備全生命周期成本優勢具備全生命周期成本優勢。工程機械電動缸應用初期階段,其價格或許要高于已經大規模應用的成熟的液壓缸產品,但從使用角度來看,電動缸具備一定隱形成本優勢:易損件少,易于維修保養,因故障導致對正常運行時間的影響??;無周期性費用支出,系用戶不必購買機油、過濾器或密封件備用;能源利用率高,且閑置時功耗為零;低庫存費用,無需處理泄漏和溢出事故;保險、財務等其
86、他費用支出少。圖圖20.20.電動缸具有多維度的隱性成本優勢電動缸具有多維度的隱性成本優勢 資料來源:Ewellix 官網,安信證券研究中心 我國工程機械電動缸可替代我國工程機械電動缸可替代空間或達空間或達 6 60 0 億人民幣。億人民幣。根據華經產業研究院,2021 年全球液壓件行業市場規模約為 304 億歐元(約合 2370 億人民幣),其中工程機械液壓件應用規模約占全球的 40.5%,對應約 960 億人民幣,而我國液壓件需求約占全球的 36%;根據智研咨詢數據,我們若以挖機為例,其液壓系統中油缸的價值占比約 18%;我們粗略推算工程機械液壓油缸全球市場規模約 173 億人民幣(237
87、0*40.5%*18%),我國約 62 億人民幣(173*36%)。進一步地,我們同時考慮以下因素:我國作為全球工程機械為數不多的重要制造基地以及相對較快的工業制造發展速度,我國液壓件需求占比或許有所低估;電動缸相比同規格液壓缸具有價值量溢價;電動缸或許并不能夠 100%對液壓缸實現替代。綜合以上,我們仍認為,我國工程機械電動化趨勢下,電動缸可替代空間或達 60 億人民幣級別;工程機械屬于單一應用行業,但細分品類較多,滾珠絲杠作為電動缸核心部件之一,我們估計其在電動缸中的價值量占比處于 10-20%區間,則工程機械領域電動化替代,對應國內市場滾動功能部件規模增量估計在 6-12 億元。類似具備
88、電動替代液壓趨勢的行業還包括注塑機、航空航天、海工海事等領域。圖圖21.21.2021 年全球液壓行業市場規模年全球液壓行業市場規模約約為為 304 億歐元億歐元 資料來源:國際流體動力協會,華經產業研究院,安信證券研究中心 277277295295317317316316279279304304-15%-10%-5%0%5%10%250260270280290300310320201620172018201920202021億歐元億歐元全球液壓行業市場規模(億歐元)yoy(%)行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。22 圖圖22.22.工程機
89、械行業液壓件需求約占總需求的工程機械行業液壓件需求約占總需求的 40.5%圖圖23.23.中國液壓件市場規模約占全球的中國液壓件市場規模約占全球的 36%資料來源:國際流體動力協會,華經產業研究院,安信證券研究中心 資料來源:國際流體動力協會,華經產業研究院,安信證券研究中心 2.1.3.2.1.3.人形機器人人形機器人:新興產業打開滾珠絲杠:新興產業打開滾珠絲杠應用的想象空間應用的想象空間 人形機器人是一種模仿人類外貌和運動能力的機器人。人形機器人是一種模仿人類外貌和運動能力的機器人。人形機器人具有高度通用性,通過多層次、精密設計,極大提升了機器人應用場景的靈活性,其終極目標是讓機器人“解放
90、人類勞動力”。人形機器人的設計是基于人類功能,同時性能又能超越人類,從替人類搬運、搜救、排爆、駕駛,到擁有高智能后甚至可以成為人類的陪伴提供情緒價值,其發展存在無限可能。近年來隨著 AI 大模型的超預期發展,以及產業資本的密集投入,人形機器人產業發展加速。一方面,隨著人工智能和機器學習的發展,人形機器人在感知、決策和執行能力方面取得了巨大進步。另一方面,產業資本關注度提升,多方入場加速布局,各家企業機器人性能亦在不斷完善。比如,Tesla 在 2023 年 5 月的股東大會上發布其人形機器人最新視頻,我們可以看到其性能更加穩定、形態也更加自然。Tesla Optimus 機器人預計量產售價低于
91、 2 萬美金,若能實現該價格,將對人形機器人市場化放量帶來標志性時刻。圖圖24.24.特斯拉人形機器人特斯拉人形機器人 Tesla Bot Optimus 資料來源:Tesla Youtube,安信證券研究中心 此外,人口老齡化和勞動力短缺問題催生了對機器人的需求。此外,人口老齡化和勞動力短缺問題催生了對機器人的需求。人口加速老齡化,勞動力出現缺口人口加速老齡化,勞動力出現缺口。據中國衛健委統計,2015 年中國 65 歲以上人口比例達10.5%,高于世界平均水平 8.4%。2020 年間,中國 65 歲以上人口比例快速攀升至 13.5%,增速亦高于同期世界平均水平。據聯合國經社部預測,203
92、5 年中國 65 歲以上人口比例將達高達 22.5%,進入超老齡化社會。同期,全球平均水平亦將上升至 13.2%,接近嚴重老齡化。據此,全球均面臨著日益嚴峻的人口老齡化問題,勞動力供給將面臨嚴重短缺。40.5%40.5%8.7%8.7%8.6%8.6%7.8%7.8%7.5%7.5%5.3%5.3%4.2%4.2%3.3%3.3%14.1%14.1%工程機械航空航天冶金機械工程車輛間接銷售農業機械礦山機械汽車領域其他領域36.0%36.0%33.6%33.6%9.3%9.3%6.0%6.0%5.1%5.1%9.9%9.9%中國美國德國日本意大利其他行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信
93、證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。23 人均工資逐年上升,用工成本水漲船高。人均工資逐年上升,用工成本水漲船高。據國家統計局數據顯示,中國人均工資從 2019 年的 9.05 萬迅速上升至 2022 年的 11.4 萬,復合增長率達 8%,用工成本壓力快速上升,假定未來中國人均工資年增長率仍為 8%,2025 年預期中國人均工資將達 14.4 萬元。同期,Optimus預期將投入量產,據馬斯克宣稱售價約為 2 萬美元,約合 14 萬元,與中國人均工資基本持平。據此,人形機器人有望占據成本優勢,在工業和服務業中實現快速滲透。圖圖25.25.中國和世界中國和世界 65 歲以上人口占比增長迅
94、速歲以上人口占比增長迅速 圖圖26.26.中國勞動力成本快速上升,機器人替代潛力巨大中國勞動力成本快速上升,機器人替代潛力巨大 資料來源:中國衛健委,聯合國經社部,世界銀行,安信證券研究中心 資料來源:國家統計局,Telsa AI day,安信證券研究中心 理想理想情形下情形下,2 2025025-20352035 年人形機器人銷量增速有望達年人形機器人銷量增速有望達 9 94 4%,兩年投資回報期,兩年投資回報期。根據哈默納科官網公告顯示的高盛預測:最樂觀情形:最樂觀情形:2035 年人形機器人市場規??蛇_ 1540 億美元,與 2021 年電動汽車市場規模相近,2025-2035 年復合增
95、速達 94%。為了達到最樂觀情形,技術必須有革命性的突破:比如機器人的電池需支持長達 20 小時的連續工作;機器人需要兼具敏捷性和智能性;運動規劃算法的效率和算力需大幅提升;機器人需自主學習并適應工作環境;機器人制造成本需年均降低 15%-20%。此外,消費者對機器人進入生活的接受度也需要大幅提升。高盛認為,上述技術突破雖然看似難以實現,但考慮到機器人的發展速度已然超乎公眾想象,最樂觀情形亦有可能達成。樂觀情形:樂觀情形:若參照全球電動汽車發展歷程,預計 2025-2035 年人形機器人銷量 CAGR 可達40%左右。樂觀狀態下,若人形機器人發展速度快于電動汽車發展進程,則預計 2025-20
96、35 年人形機器人銷量 CAGR 可達 59%。中性情形:中性情形:預計未來 10-15 年內人形機器人市場有望達到 60 億美元;極悲觀情形:極悲觀情形:人性機器人技術發展遇到瓶頸而停滯,預計 2025-2035 年人形機器人銷量CAGR 可能為 0%;從勞動力替代角度來看,預計 20252025 年年-20282028 年廠商達到兩年投資回報期,年廠商達到兩年投資回報期,20302030 年年-20352035 年客年客戶端達到兩年投資回報期。戶端達到兩年投資回報期。此外,特斯拉 CEO 馬斯克在 AI DAY 以及股東大會上表示其人形機器人量產目標售價預計能夠達到 2 萬美元,銷量有望達
97、百萬臺級別。行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。24 圖圖27.27.全球人型機器人市場規模預測全球人型機器人市場規模預測 資料來源:高盛,哈默納克,安信證券研究中心 人形機器人中關節成本占比過半,滾珠絲杠是直線執行器中的重要零部件人形機器人中關節成本占比過半,滾珠絲杠是直線執行器中的重要零部件。關節是人形機器人身體各個部分的連接點,用于實現運動和姿態調整。人形機器人關節中主要由執行器驅動,執行器包括旋轉執行器、線性執行器和手關節執行器,其中滾珠絲杠主要應用在直線執行器中,保證了機器人的穩定性和可靠性,以及關節傳動的精準控制,為人形機器人的運
98、動控制和姿態調整提供了可靠的傳動解決方案,進而能夠執行更復雜和精細的任務。根據我們對Tesla Optimus 的成本拆分,可以得到滾珠絲杠占到機器人總制造成本的 12.07%,其中行星滾柱絲杠占比 9.85%,滾柱絲杠占比 2.22%,僅次于電機的成本占比,成為諸多零部件中價值量較高的一環。根據上文做粗略估計,在中性情境下未來 10-15 年人形機器人 60 億美元的全球市場,有望為滾珠絲杠帶來約 7 億美元(約合人民幣 50 億元)新增需求(全球市場口徑)。圖圖28.28.Tesla Optimus 核心零部件分布示意圖核心零部件分布示意圖 資料來源:Tesla AI Day 2022,安
99、信證券研究中心 行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。25 圖圖29.29.關節執行器成本占比超關節執行器成本占比超 51%圖圖30.30.電機、滾珠絲杠、減速器、傳感器成本占比較高電機、滾珠絲杠、減速器、傳感器成本占比較高 資料來源:Tesla AI Day,Ebay,各公司官網,安信證券研究中心 資料來源:Tesla AI Day,Ebay,各公司官網,安信證券研究中心 在人形機器人的運用中在人形機器人的運用中,行星滾行星滾柱柱絲杠絲杠可以可以以更高的負載以更高的負載、更小的摩擦力更小的摩擦力、與更長的壽命對與更長的壽命對滾珠絲杠進行滾珠絲
100、杠進行替代替代。行星滾柱絲杠在主螺紋絲杠的周國,行星布置了 6-12 個螺紋滾柱絲杠,與普通滾珠絲杠的結構相似,區別在于行星滾柱絲杠載荷傳遞元件為螺紋滾柱,是典型的線接觸;而滾珠絲杠載荷傳遞元件為滾珠,是點接觸。主要優勢是有眾多的接觸點來支撐負載,能夠提供高于滾珠絲杠的額定動載和靜載,螺紋滾柱替代滾珠將使負載通過眾多接觸線迅速釋放,從而能有更高的抗沖擊能力。行星滾行星滾柱柱絲杠也特斯拉人形機器人應用方案中有所涉及,但其與常規方案略微不同。絲杠也特斯拉人形機器人應用方案中有所涉及,但其與常規方案略微不同。特斯拉行星滾柱方案稱為反向(inverted)行星滾柱絲杠,“反向”意為將螺桿、螺母角色互換
101、。非反向方案為電機帶動螺桿旋轉,螺母與主體固定,螺母沿螺紋被螺桿帶動將其旋轉運動變換為直線運動。反向方案變為螺母旋轉,螺桿與主體固定,此時螺母旋轉帶動螺桿運動,螺桿將螺母的旋轉運動轉換為直線運動。剖面圖可以看到伺服電機轉子直接帶動螺母旋轉。該方案特點是行星滾子與螺母多點咬合滾動配合,承載能力極強,壽命超長,比常規滾珠絲杠提升一個數量級,但難點是滾子及螺母磨制工藝復雜耗時,裝配時需要匹配不同滾子的相位,操作難度大,需要通過設計和工藝在保證性能的前提下將成本降低。圖圖31.31.特斯拉線性執行器剖面圖特斯拉線性執行器剖面圖 1 螺母螺桿螺母螺桿 圖圖32.32.特斯拉線性執行器剖面圖特斯拉線性執行
102、器剖面圖 2 滾珠滾珠 資料來源:Tesla AI Day 2022,安信證券研究中心 資料來源:Tesla AI Day 2022,安信證券研究中心 行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。26 2.2.2.2.高端應用市場仍被外資壟斷,國產制造商已進入布局加速期高端應用市場仍被外資壟斷,國產制造商已進入布局加速期 滾動功能部件市場根據需求可以分為高端市場、中低端市場滾動功能部件市場根據需求可以分為高端市場、中低端市場,本質區別在于不同應用場景下,本質區別在于不同應用場景下,對對其性能指標的要求不同其性能指標的要求不同。高端產品往往意味著:精度
103、:精度:滿足定位精度更高、重復精度更好的機械運動需求;可靠性:可靠性:采用更高質量的材料和更精密的制造工藝,以提供更長的使用壽命和更高的穩定性;結構設計:結構設計:采用更加緊湊、精密的設計,例如更小的滾珠、更高的絲杠螺距,以獲得更高的運動精度和更高的剛性;檢測與保養:檢測與保養:更嚴格的檢驗標準以及相對更頻繁的檢查與維護。分別來看:中低端市場:中低端市場:主要以生產率高、價格低廉,并能保持機械效率高、耐磨性好的產品為主,下游應用精度要求不高,因此其代表性產品多為軋制型絲杠。下游主要為一般機械設備如工程機械、普通機床、打包機、注塑機等領域,也包括醫院病床、手術臺、千斤頂、小型起重機、閥門開關等應
104、用場景。高端市場:高端市場:主要分為精密、高速、重載型滾動功能部件,以及為滿足特殊應用場景的特殊功能產品,代表性產品多高精度研磨工藝。對應下游市場主要為高精度切割、高速加工和高速定位的 CNC 機床、印刷機、精密機器人、航空航天、電動汽車、3C 裝備等重點領域。從市場格局來看,從市場格局來看,歐美系、日系歐美系、日系、臺系占據、臺系占據我國滾動功能部件中高端市場我國滾動功能部件中高端市場主導,大陸制造商主導,大陸制造商產品競爭力不足產品競爭力不足。根據金屬加工雜志社數據,在國內高端市場,歐美日企業市場占有率高達90%,中國大陸、中國臺灣制造商市場份額各約 5%,高端市場格局相對集中;在國內中低
105、端市場,大陸制造商擁有過約 30%,中低端市場格局相對分散。圖圖33.33.中國品牌在國內中低端市場占據一席之地中國品牌在國內中低端市場占據一席之地 圖圖34.34.國內高端應用市場基本被國內高端應用市場基本被歐美日歐美日系產品壟斷系產品壟斷 資料來源:金屬加工雜志社,安信證券研究中心 資料來源:金屬加工雜志社,安信證券研究中心 我國滾動功能部件生產制造水平相對外資品牌仍有差距。我國滾動功能部件生產制造水平相對外資品牌仍有差距。我國雖是滾珠絲杠制造廠商較多的國家,但生產不集中,總產值有限,除少數重點骨干企業的部分產品達到或接近國外水平外,多數企業只能生產中低檔產品,產品品類相對單一,整體國產品
106、牌影響力較弱。海外龍頭企業往往擁有數十年技術積累,其產品的持續迭代往往也引領了行業的發展,根據機械工業信息研究院官微,以加工中心為例,工作臺的移動速度在 20 世紀 80 年代為 15-20m/min,加速度0.5g左右,至90年代后期已提升至60-80m/min,加速度1.5g以上,海外龍頭企業如日本NSK、德國力士樂先后開發的第一代精密高速滾珠絲杠副產品,總體水平基本可以達到 Dn 值(代表額定載荷下的最高速度)13-15 萬,速度 70-100m/min,加速度 1-1.5g,精度為 C3 以上;近年來新開發的超高速靜音第二代滾珠絲杠副品性能還有進一步提升,Dn 值可達 20 萬,速度2
107、00m/min,加速度 1.5-2.5g。我們認為,可以從我們認為,可以從材料、設備、材料、設備、生產生產三個角度三個角度去分析去分析滾動功能部件產品的滾動功能部件產品的國內海外差距國內海外差距:30.0%30.0%40.0%40.0%30.0%30.0%中國大陸:漢江機床、中國大陸:漢江機床、南京工藝等南京工藝等中國臺灣:上銀、銀泰中國臺灣:上銀、銀泰歐美:力士樂歐美:力士樂、舍弗、舍弗勒、勒、CMCCMC等等日系:日系:THKTHK、NSKNSK等等5.0%5.0%5.0%5.0%90.0%90.0%中國大陸:漢江機床、中國大陸:漢江機床、南京工藝等南京工藝等中國臺灣:上銀、銀泰中國臺灣:
108、上銀、銀泰歐美:力士樂歐美:力士樂、舍弗、舍弗勒、勒、CMCCMC等等日系:日系:THKTHK、NSKNSK等等行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。27(1 1)材料)材料端:端:配方配方 KnowKnowH Howow 是行業壁壘之一,國產制造商和原材料供應商在基礎材料端的是行業壁壘之一,國產制造商和原材料供應商在基礎材料端的研發、應用已經實現突破。研發、應用已經實現突破。滾珠絲杠原材料主要以不銹鋼或各類合金鋼為主,特種合金鋼基本包含碳、硅、錳、硫、磷、鉻、鉬等元素,根據不同微量元素的配比,以實現針對不同應用場景的特性要求,例如用來制造滾子
109、、套圈的材料多為高滲碳軸承鋼,要求具有一定耐磨性、韌性;用來制造絲杠的材料多為超高強度合金鋼,要求溫度系數低、耐久性好等。海外制造商在中國建立生產制造基地后,同時考慮原材料質量和成本節約,也基本認可了國產原材料供應鏈。表表1212:GCr15GCr15 高滲碳軸承高滲碳軸承鋼鋼化學元素成分含量(化學元素成分含量(%)成分成分 C C SiSi MnMn S S P P CrCr 最小值 0.95 0.15 0.20-1.30 最大值 1.05 0.35 0.40 0.020 0.027 1.65 GCr15 高滲碳軸承鋼,是用來制造滾珠、滾柱和軸承套圈的鋼。有高而均勻的硬度和耐磨性,以及高的彈
110、性極限。資料來源:金屬加工雜志社,安信證券研究中心 表表1313:50CrMo450CrMo4 超高強度合金結構鋼微量化學元素成分含量(超高強度合金結構鋼微量化學元素成分含量(%)成分成分 C C SiSi MnMn S S P P CrCr MoMo 最小值 0.46 0.10 0.50-0.90 0.15 最大值 0.54 0.40 0.80 0.035 0.035 1.20 0.30 50CrMo4 超高強度合金結構鋼,調質處理后有較高疲勞極限和抗多次沖擊能力,低溫沖擊韌性良好。高溫時有高蠕變強度和持久強度。資料來源:金屬加工雜志社,安信證券研究中心 (2 2)設備)設備端端:設備投資較
111、大,進口高端設備可能是國產制造商要快速推出高品質滾珠絲杠設備投資較大,進口高端設備可能是國產制造商要快速推出高品質滾珠絲杠產品,把握國產替代窗口期的關鍵。產品,把握國產替代窗口期的關鍵。滾動功能部件制造屬于資金密集型產業,設備投資占比較重,以恒立液壓為例,其 2022 年定增募投的線性驅動器項目顯示,總計劃投資約 15.3 億元,其中設備采購約 10.8 億元,占比約 70.5%。海外高端機床技術相對成熟,設備穩定高效優勢顯著,海外滾珠絲杠制造商經過長期積累和產品迭代,所使用的設備也經歷了自研升級、改造的過程,進一步加強了其產品護城河。對于國產制造商來說,采用自制設備的路線或能在使得產品、工藝
112、、設備三者互相促進、逐步成熟,有利于生產成本控制,但要付出一定時間成本。短期來看,我們認為若要在高端滾動功能部件產品端率先實現國產替代,則應在設備端優先考慮相對成熟的進口設備。(3 3)生產端:)生產端:滾珠絲杠產品同時具有定制化和標準化屬性,相對一致但又繁雜的加工過程滾珠絲杠產品同時具有定制化和標準化屬性,相對一致但又繁雜的加工過程決定了產品良率控制是國產制造商需要突破的決定了產品良率控制是國產制造商需要突破的關鍵課題。關鍵課題。我們認為,產品的定制化體現在多元化的下游應用決定了產品性能、規格參數的多樣化,但作為精密加工產品,其生產流程與品控標準的相對一致,反映了其標準化的特點。以研磨工藝加
113、工的高端產品為例,其整套生產步驟約有 22 步,加工工藝周期約 30-45 天,因此生產過程的管理控制尤為關鍵,每一步加工步驟要實現較高良率,才能保證一定的整體良率水平,實現較高的產品一致性。這要求制造企業對生產過程中的關鍵工藝,如熱處理、材料切削、部件研磨、性能檢測等技術均有較為熟練地掌握。行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。28 表表1414:高端高端磨削滾珠絲杠磨削滾珠絲杠生產制造步驟較多,良率控制難度高生產制造步驟較多,良率控制難度高 序號序號 工藝內容工藝內容 備注備注 序號序號 工藝內容工藝內容 備注備注 1 1 下料 GCr15
114、 1 12 2 粗磨 90V 形槽 兩頂尖 2 2 球化退火熱處理并檢驗校直 降低硬度 1 13 3 磁力探傷 3 3 加工端面,鉆中心孔 1 14 4 時效處理并檢驗 去應力 4 4 粗車 1 15 5 研磨中心孔 5 5 高溫時效并檢驗 去應力 1 16 6 半精磨滾道 兩頂尖 6 6 加工端面,修研中心孔 1 17 7 低溫時效處理并檢驗 7 7 半精車 1 18 8 銑鍵槽 8 8 銑 1 19 9 磨端部螺紋 9 9 粗磨 兩頂尖 2 20 0 研磨中心孔 1 10 0 工作表面(滾道)與加工基準(中心孔)淬、回火檢驗 2 21 1 精磨滾道,全檢 兩頂尖 1 11 1 研磨中心孔
115、2 22 2 裝配跑合檢驗防銹包裝檢驗入庫 備注 磨制滾珠絲杠的加工工藝周期約為 30-45 天,周期長,效率低,成本高 資料來源:精密滾珠絲杠機械加工工藝規程研究,安信證券研究中心 國際競爭環境日益激烈,國家國際競爭環境日益激烈,國家戰略戰略支持重大技術裝備國產化節奏加快。支持重大技術裝備國產化節奏加快。自“增強制造業核心競爭力”2022 年首次被寫入政府工作報告后,推進重大技術裝備國產化、推進關鍵零部件國產化是落實國家戰略的需要,也是中國高端制造業“走出去”的重要突破點;進一步,黨的二十大報告指出“著力提升產業鏈供應鏈韌性和安全水平”,即重在補鏈、強鏈、組鏈和造鏈,其中所謂“補鏈”即補齊短
116、板,聚焦被“卡脖子”的關鍵行業、核心技術,圍繞核心基礎零部件與基礎制造工藝等,在關系國家安全的領域和節點確保自主可控。滾動功能部件作為多項重要下游領域關鍵零部件,國產制造商正處于布局加速階段,定位高端以及新興應用領域,如高端機床、新能源汽車、人形機器人等。表表1515:滾動功能部件主要國產制造商梳理滾動功能部件主要國產制造商梳理 分類分類 公司名稱公司名稱 股票代碼股票代碼 生產線設備生產線設備 目標應用領域目標應用領域 已具備成熟產品生已具備成熟產品生產能力產能力 秦川機床秦川機床 (子公司漢江機床)(子公司漢江機床)000837.SZ 自制為主 機床、新能源汽車 南京工藝南京工藝 未上市
117、機床及其他一般設備 凱特精機凱特精機 未上市 擁有進口設備 機床及其他一般設備 博特精工博特精工 未上市 機床及其他一般設備、新能源汽車 正在進行產品布局正在進行產品布局 恒立液壓恒立液壓 601100.SH 進口為主 工程機械、高端機床、人形機器人 貝斯特貝斯特 300580.SZ 進口為主 高端機床、新能源汽車、人形機器人 恒而達恒而達 300946.SZ 自制為主 機床、工業自動化 長盛軸承長盛軸承 300718.SZ 新能源汽車 特斯拉人形機器人特斯拉人形機器人產業鏈產業鏈 拓普集團拓普集團 601689.SH 目標主要為人形機器人新興需求提供多元化配套解決方案 三花智控三花智控 00
118、2050.SZ 江蘇雷利江蘇雷利 (子公司鼎智科技)(子公司鼎智科技)300600.SZ(873593.BJ)醫療、工業、人形機器人配套解決方案 資料來源:各公司公告,各公司官網,安信證券研究中心整理 行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。29 3.3.對標分析對標分析:中高端龍頭長期技術積累下的產品和品牌優勢突出中高端龍頭長期技術積累下的產品和品牌優勢突出 3.1.3.1.日本日本 NSKNSK:全球滾珠絲杠行業龍頭,技術:全球滾珠絲杠行業龍頭,技術領先,產品譜系完整領先,產品譜系完整 日本精工株式會社(日本精工株式會社(NSKNSK)是日本
119、國內首家設計生產軸承的廠商,由軸承逐步拓展到滾珠絲)是日本國內首家設計生產軸承的廠商,由軸承逐步拓展到滾珠絲杠及直線導軌。杠及直線導軌。公司成立于 1916 年,成立之初主要從事生產、開發并提供各類軸承,后逐步進行其產品和客戶的開拓,主要涉及下游包括工業機械和汽車,其中工業機械業務主要為生產和銷售工業機械軸承,滾珠絲杠和直線導軌;汽車業務主要為轉向柱和自動變速器部件的軸承生產和銷售。NSK 在軸承領域穩居日本首位,在全世界也位居前列,在滾珠絲杠方面也具有較強市場話語權。車輛業務車輛業務導致公司整體營收波動導致公司整體營收波動,工業工業機械業務收入占比持續提升。機械業務收入占比持續提升。2013
120、 財年,公司營收實現 578.67 億元,2018 財年增長至 625.98 億元,2023 財年公司營收下降至 488.49 億元,公司收入整體存在波動性。從主營業務結構來看,車輛業務為第一收入來源,2023 財年實現收入 263.63 億元,占比為 53.97%;工業機械(含滾珠絲杠)收入 194.98 億元,受車輛業務萎縮影響,工業機械業務占比由 2020 年的 27.2%增長至 39.91%。盈利方面,2020 財年開始公司面對原材料成本增長、全球疫情影響,毛利率下滑的同時費用率顯著提升,導致整體盈利水平顯著下滑。圖圖36.36.NSK 營業收入存在波動性營業收入存在波動性 圖圖37.
121、37.2023 財財年年 NSK 凈利潤凈利潤為為 9.28 億元億元 資料來源:彭博,安信證券研究中心 資料來源:彭博,安信證券研究中心 -15.00%-10.00%-5.00%0.00%5.00%10.00%15.00%20.00%010000200003000040000500006000070000百萬元百萬元車輛工業機械設備其他營收YoY-2000%-1500%-1000%-500%0%500%-1000010002000300040005000普通股東可分配調整后凈利潤(百萬元)普通股東可分配調整后凈利潤YoY圖圖35.35.NSK 發展歷程發展歷程 資料來源:NSK 官網,安信證
122、券研究中心 行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。30 表表1616:M MSKSK 產品矩陣產品矩陣 產品名稱產品名稱 圖片圖片 產品特點產品特點 應用領域應用領域 NSK 標準庫存滾珠絲杠小型FA 系列 作為高速靜音滾珠絲杠BSS 系列的標準庫存,可隨時出貨。這是兼備了高速性、靜音及小型化特點的新一代滾珠絲杠產品。特點:1.小型化設計、2.靜音、3.高速性 廣泛運用于半導體制造裝置及各類搬運裝置中 標準滾珠絲杠高速SS 系列 以高速、靜音的特點進一步提升設備的高性能化,可實現短交貨期的標準滾珠絲杠高速 SS 系列。特點:1.高速、2.靜音、
123、3.短交貨期 各類加工機械、產業機械 高速靜音滾珠絲杠 BSS 系列 實現了靜音、高速及小型化。面對從搬運領域到機床的各種需求,努力滿足靜音要求。特點:1.靜音、2.高速性、3.小型化設計 自動化設備、醫療器械、半導體生產裝置、液晶設備、裝配機 高速機床專用滾珠絲杠 HMD 系列/HMS 系列 采用新的循環方式,大幅度提高了高速及靜音性能。特點:1.高載荷容量、2.靜音、3.高速性。高速機床 雙驅動專用滾珠絲杠 TW 系列 在雙驅動中附加了最合理功能的高功能滾珠絲杠,使雙驅動工作臺的高剛性、高精度、高響應性能得以簡單實現。特點:1.高剛性、長壽命、2.高精度、3.高響應性能 小型車床專用滾珠絲
124、杠 BSL 系列 通過統一零部件形狀,可滿足短時間內交貨的要求。采用新的潤滑方式,達到高速性及靜音。特點:1.短時間內交貨 2.高速性、靜音3.防塵性 小型車床 高負載驅動用滾珠絲杠 HTF 系列 通過統一零部件形狀,可滿足短時間內交貨的要求。采用新的潤滑方式,達到高速性及靜音。特點:1.短時間內交貨;2.高速性、靜音;3.防塵性 高負載場景 潤滑脂密封性高速、高負載滾珠絲杠 A1 系列 采用接觸密封圈,潤滑脂密封性能大幅提高。防止潤滑脂泄漏、飛散,實現使用環境的清潔化。特長:1.高潤滑脂密封性能;2.環境清潔化;3.低發熱、低力矩 帶潤滑脂密封-強防塵異物工況專用滾珠絲杠 V1系列 配有 N
125、SK 最先進技術設計的強防塵密封圈。異物工況下的壽命是舊型產品的 4 倍以上。特點:1.強防塵(絲杠軸特殊溝形);2.長壽命 異物環境 真空工況專用薄膜潤滑 E-DFO 滾珠絲杠 薄膜潤滑技術 DFO 得以進一步完善。達到真空工況下的超長壽命及低排氣性。特點:1.對應高真空;2.低排氣;3.低摩擦-資料來源:NSK 官網,安信證券研究中心 NSKNSK 注重技術研發和市場布局,在研發方面持續構建技術壁壘,在市場布局方面逐步建立全注重技術研發和市場布局,在研發方面持續構建技術壁壘,在市場布局方面逐步建立全球銷售網絡。球銷售網絡。技術方面,技術方面,NSKNSK 專注于技術進步和產品研發,掌握“專
126、注于技術進步和產品研發,掌握“4+14+1”核心技術?!焙诵募夹g。摩擦學技術:摩擦學技術:NSK 研究旋轉部件在薄油膜下的相對摩擦和磨損,其開發的潤滑和表面處理,可以緩解惡劣的操作條件,從而在需要低摩擦、高速旋轉、安靜操作或增強耐用性的應用中獲得優異的性能。解析技術:解析技術:貢獻于高功能、高可靠性產品設計、開發以及高效生產系統構建的解析技術。NSK 的仿真技術使得其產品開發能夠突破經驗道路和較長測試周期的限制,對于精度要求高的試驗以及難以實施評價的試驗,NSK 能夠以計算機模擬實驗進行虛擬性試驗,來評估和分析極端條件或違反先前預期的創新設計,促進了產品設計和生產的速度。行業專題行業專題/機械
127、機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。31 材料技術:材料技術:材料研發幾乎決定了產品性能。NSK 以材料組成、熱處理、性能評價及分析評價為中心,在材料技術的高度化方面也做出積極努力。所錘煉出的材料技術,提高了自身產品的性能、耐久性和可靠性,以及實現低成本和高生產效率。機電一體化技術:機電一體化技術:機電一體化的機械元件技術與控制技術。通過將軸承、滾珠絲杠和直線導軌與電機、傳感器和計算機相結合,計算機的控制產生了更大的機械功能。被有效應用于高功能電機、控制技術、感應技術、以及高耐熱、高密度、高可靠性的實裝技術、生物醫學微機電系統技術等領域。生產技術:生產技術:將四大
128、核心技術轉化為產品,能夠穩定生產高品質產品的生產技術。NSK 將人工智能應用于其設備,利用物聯網,優化其整體生產框架,努力創建成為以實現節省空間、節省能源、節省人力的高水平智能化工廠。精密加工技術積累助力滾珠絲杠開發。精密加工技術積累助力滾珠絲杠開發。NSK 利用其生產軸承所錘煉出的精密加工技術,向汽車零部件、精密機械產品、電子應用產品等領域進軍,研發出各類滾珠絲杠產品。1958 年,公司首次完成滾珠絲杠量產,1959 年研發并生產出用于機床的精密滾珠絲杠,1996 年研發出注塑機用高負荷驅動滾珠絲杠,2016 年推出高負載驅動用滾珠絲杠(S-HTF 系列),2017年推出新一代符合 DIN
129、標準的滾珠絲杠,高速、低噪音等特性克服了歐洲機床應用的特殊挑戰;2018 年推出世界上最快的高負荷滾珠絲杠。2022 年 11 月,NSK 成功開發滾珠絲杠進給系統的狀態穩定技術(NSK Feed Drive Adjuster)。機床進給系統會因溫度升高會引起絲杠軸伸長,導致性能變化,而此項技術能夠將變化控制在最小范圍,從而實現即使進給系統受到發熱等環境變化的影響,也能將剛度變化維持在最小范圍。因為能夠持續支撐軸向載荷,持續保持滾珠絲杠進給系統的剛度,所以能使加工的精度、品質、生產的性能更穩定。圖圖38.38.NSK“4+1”核心技術”核心技術 資料來源:NSK 綜合報告,安信證券研究中心 銷
130、售渠道:公司銷售網絡布局較早、網絡覆蓋廣闊。銷售渠道:公司銷售網絡布局較早、網絡覆蓋廣闊。NSK 在全球 20 多個國家和地區建立了銷售網絡,并擁有 30 多家工廠。NSK 受日本自身市場規模狹小的限制,很早就將目光投向海外市場,在 1957 年開始對亞洲國家出口,19 世紀 60 年初開始建立并運營海外事業網點,不斷推進事業活動,1971 年以后公司開始正式向發達國家進軍,擴大以亞洲為中心的海外生產。2012-2023 財年,公司非本土地區收入占比由 51%提升至 67%。行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。32 圖圖39.39.NSK 海
131、外收入占比逐漸提升海外收入占比逐漸提升 資料來源:彭博,安信證券研究中心 3.2.3.2.臺灣上銀:智能化制造和機電臺灣上銀:智能化制造和機電一體化一體化產品產品相對領先相對領先 上銀成立于 1989 年 10 月,前身為何豐精密公司,公司于臺中縣潭子設廠生產滾珠絲杠,后開啟臺灣自主生產高精度零件時代,目前已成為臺灣最大的機械廠商及全球領先的線性傳動品牌。上銀擁有豐富的產品矩陣,主要產品包括滾動絲杠、直線導軌、滾珠花鍵、單軸機器人等高階精密型產品。從全球布局來看,目前上銀擁有 10 余家海外子、孫公司,設立 4 處研發中心。公司持續關注環境變化,積極布局機電一體化整體解決方案,打造高階智慧型產
132、品與全球服務網絡。公司營收及凈利潤近兩年實現快速增長。公司營收及凈利潤近兩年實現快速增長。2012-2022 財年,公司的主營業務收入由 26.40 億元增長至 66.23 億元,CAGR=9.6%,收入規模穩步增長。普通股東可分配調整后凈利潤由 4.33億元增長至 10.38 億元,CAGR=9.1%,其中 2017、2018 財年凈利潤同比增長較大,主要系下游自動化、半導體、智能型手機、汽車及新能源等產業景氣度較高提振需求,公司伴隨產能擴張收入規模擴大;2020-2022 財年,伴隨疫情恢復,公司收入及凈利潤實現快速增長,CAGR分別為 15.3%以及 76.2%。50%50%50%50%
133、45%45%38%38%34%34%33%33%35%35%36%36%37%37%38%38%37%37%37%37%33%33%12%12%12%12%12%12%19%19%22%22%21%21%21%21%21%21%20%20%18%18%22%22%21%21%20%20%12%12%14%15%17%19%17%15%16%17%14%14%18%12%12%14%13%14%14%14%14%14%14%14%15%15%14%15%14%14%14%14%13%14%13%13%13%13%14%00.20.40.60.811.22011FY2012FY2013FY2014
134、FY2015FY2016FY2017FY2018FY2019FY2020FY2021FY2022FY2023FY日本中國美國亞洲其他地區歐洲圖圖40.40.臺灣上銀發展歷程臺灣上銀發展歷程 資料來源:上銀官網,安信證券研究中心 行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。33 圖圖41.41.2012-2022 年上銀年上銀主營業務主營業務收入收入 CAGR=9.6%圖圖42.42.2012-2022 年上銀年上銀凈凈利潤利潤 CAGR=9.1%資料來源:彭博,安信證券研究中心 資料來源:彭博,安信證券研究中心 公司積極推進產品研發,通過智能制造和機
135、電整合提升公司差異化和競爭力。公司積極推進產品研發,通過智能制造和機電整合提升公司差異化和競爭力。在智能制造方面,上銀加強智慧機械技術研發,拓展智能型產品應用領域,領先業界推出同時擁有溫度、預壓、振動及潤滑 4 項診斷功能的智能型滾珠絲杠 i4.0BS,其下游應用從機床產業逐漸拓展到日本射出成型機及新加坡半導體設備大廠,具有廣闊的應用市場。在機電整合方面,上銀積極將產品和服務從零部件、次系統等向機電整合全產品服務延伸,致力于開發機電整合產品 Total Solutions 系統組合,拓展其產品與服務,提升公司市場差異化和競爭力。圖圖43.43.HIWIN i4.0BS 智能型滾珠絲杠智能型滾珠
136、絲杠 圖圖44.44.智能型滾珠絲杠遠程監視功能智能型滾珠絲杠遠程監視功能 資料來源:上銀官網,安信證券研究中心 資料來源:上銀官網,安信證券研究中心 表表1717:臺灣臺灣上銀上銀主要主要產品矩陣產品矩陣(接下表)(接下表)產品名稱 圖片 產品特點 應用領域 i4.0BS 智能型滾珠絲杠 通過專用之振動和溫度復合式感測器并搭配專家演算法,能夠有效檢測滾珠絲桿性能 工具機、自動化設備、半導體設備、產業機械等領域 Super S 滾珠絲杠 低噪音低噪音(與一般品比較下降與一般品比較下降5 5-7dB)7dB):回流單元的專利設計可吸收鋼珠沖擊所產生的噪音,而大幅降低噪音值;省空間輕量化設計省空間
137、輕量化設計:螺帽外徑較一般型式縮減18%32%。高加減速度高加減速度:特有回流單元的路徑與強度設計,使受運動鋼珠沖擊值下降,故可承受瞬間高加減速度 2g 的操作環境,其Dm-N 值最高可達 220,000。精度:精度:精密級以JIS C0-C7,轉造級以 C6-C10 CNC 機械、精密機床、產業機械、電子機械、高速化機械 Super T 滾珠絲杠 低噪音低噪音(與一般品比較下降與一般品比較下降3 3-5dB)5dB):優化的回流路徑設計,可吸收鋼珠沖擊所產生的噪音,而降低噪音值。音質佳:音質佳:Super T 循環組件不僅可降低聲壓值,且中高頻明顯低于傳統循環,使其無尖銳刺耳的摩擦音,呈現較
138、佳的音質;低振動與運轉平順:低振動與運轉平順:切線設計讓滾珠運行的沖擊力及導引滾珠的阻力大幅降低,使得螺帽本體振動較為平緩、轉動較為平順穩定 CNC 機械、精密機床、產業機械、電子機械、高速化機械等 資料來源:上銀官網,安信證券研究中心-40%-20%0%20%40%60%01000200030004000500060007000主營業務收入百萬元)主營業務收入YoY-100%-50%0%50%100%150%200%0200400600800100012001400普通股東可分配調整后凈利潤(百萬元)普通股東可分配調整后凈利潤YoY行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公
139、司,各項聲明請參見報告尾頁。34 表表1818:臺灣上銀主要產品矩陣(接上表)臺灣上銀主要產品矩陣(接上表)Super Z 滾珠絲杠 高速傳動:高速傳動:循環組件具有優化的切線回流設計,故高強度的結構與材質搭配理想的循環路徑設計容許更高的絲杠轉速,Dm-N 值可達160,000。高加減速:高加減速:特有回流組件的路徑與強度設計,使受運動鋼珠沖擊值下降,故可承受高 DN 值及瞬間高加減速的操作環境。低振動及運轉平順:低振動及運轉平順:優化切線回流路徑的循環組件,讓滾珠運行的阻力大幅降低,使得滾珠絲杠的相對轉動較為順穩定。省空間輕量化設計:省空間輕量化設計:螺帽外徑較一般型式降低15%-30%精度
140、等級:精度等級:導程精度C0-C10 皆可制作 CNC 機床、精密專用機、高速機床、電子生產設備、醫學設備、半導體設備、測定機器、檢驗設備、奈米平臺等高精度且無塵的環境 外循環滾珠絲杠 外循環滾珠絲杠是由螺桿、螺帽、鋼珠、彎管及固定塊組合而成。鋼珠介于螺桿與螺帽之中,從絲杠的螺旋溝槽進入彎管后通過彎管再回到螺旋溝槽,做無限循環運動。彎管裝置在螺帽外部,此種型態稱為外循環滾珠絲杠 可適用之螺桿外徑、導程較為廣泛,規格齊全 內循環滾珠絲杠 內循環滾珠絲杠是由絲杠、螺帽、鋼珠及回流蓋組合而成。鋼珠采單圈循環,以回流蓋跨越連接兩相鄰珠槽,鋼珠通過回流蓋改變進行方向,構成單一封閉回流路徑。由于回流蓋組裝
141、在螺帽內部,因此稱之為內循環滾珠絲杠 適用于一般導程、螺帽體積小 端蓋式滾珠絲杠 蓋式滾珠絲杠是由絲杠、螺帽、鋼珠及端蓋組合而成。螺帽上加工一軸向貫穿孔作為鋼珠回流,從絲杠的螺旋溝槽進入端蓋后通過貫穿孔再回到螺旋溝槽,做無限循環運動。此一設計使鋼珠得以行經螺帽的前后兩端,由于所有螺旋溝槽上都布滿有效滾珠,因此在相同動負荷下,螺帽長度較傳統設計短 適用于高導程、可應用于多牙口設計、限用于單螺帽 自潤式滾珠絲杠 節省成本:節省成本:無需潤滑管路系統與設備、換油及廢油處理的成本,且大量節省油品成本。大幅延長保養周期大幅延長保養周期:可長時間的維持適量的潤滑油脂供應,大幅延長保養維護周期 簡易的更換或
142、補充:簡易的更換或補充:特殊的設計構造,無需任何工具即可將儲油裝置輕易的做拆換、補充的動作,無需拆解、重組絲杠組或機臺結構,節省換油的成本;最適宜的潤滑位置:最適宜的潤滑位置:潤滑點位于螺帽內部,藉由潤滑裝置均勻涂覆于絲杠表面的滾珠滾動螺旋槽,達到最佳的潤滑效果。使用安裝靈活:使用安裝靈活:滾珠絲杠設置于任意方向均能正常潤滑,無安裝方向限制。清潔環保:清潔環保:無油品外漏污染與強制潤滑時油品外濺之虞;可選用相應的潤滑油,特殊環境使用:可選用相應的潤滑油,特殊環境使用:如粉塵環境、惡劣天氣環境和用水環境等 產業機械:產業機械:印刷機械、造紙機械、自動化機械、紡織機械 電子機械:電子機械:機械手臂
143、、量測設備、X-Y 平臺、醫療設備、工廠自動化設備 傳動機械:傳動機械:金屬熱處理設備、核子反應裝置、致動器 航天工業航天工業:飛機襟翼致動器、座椅致動器、機場裝置設備 其它:其它:無線電天線致動器、門窗控制、醫療床控制、停車場設備 重負荷滾珠絲杠 重負荷:重負荷:與一般之標準品額定負荷大幅提升約 23 倍以上,可承受較大的軸向負荷與高加減速之特性 精度:精度:精密等級以JIS C5JIS C5 和JIS C7JIS C7 級為主 高速耐久性高速耐久性:加強滾珠循環部位的強度設計,可延長在高加減速進給上之使用壽命。選擇:選擇:可搭配 HIWIN E1 系列(自潤式)之設計 全電式射出成形機、沖
144、壓機、半導體制造裝置、重負荷致動器、產業機械、鍛壓機械 螺帽旋轉式滾珠絲杠 R1 系列 體積小,精度高:體積小,精度高:螺帽和支撐軸承一體成型,因此螺帽體積小,支撐軸承之接觸角為 45,可承受較大的軸向負荷,及組合高精度 組裝容易:組裝容易:只要用螺絲將螺帽與軸承座鎖定,即可簡單獲得螺帽旋轉式滾珠絲杠機構 高進給:高進給:絲杠固定,因此沒有絲杠旋轉時的慣性力,用于細長比大的滾珠絲杠亦能高速進給,并可選用較小驅動力的馬達。高剛性:高剛性:R1 系列滾珠絲杠之支撐軸承較一般絲杠之支撐軸承大,因此軸向剛性大幅提升 低噪音:低噪音:R1 系列使用端蓋循環,循環鋼珠于螺帽內部回流,即使高速回轉噪音也較一
145、般絲杠小 半導體機械、產業用機器人、木工機、雷射加工機、搬送裝置 Cool Type 系列 滾珠絲杠 優化設計:優化設計:利用計算機仿真與有限元素分析,使 Cool Type 滾珠絲杠具有完善的熱抑制功能與高可靠度的結構。提升更高的運轉速度,并可達提升更高的運轉速度,并可達200,000200,000 之超高之超高DmDm-N N 值值:Cool Type 滾珠絲杠可消弭因高速運轉而產生的溫升問題,反之因具備穩定的溫控功能而能提升更高的運轉速度。避免熱變形:避免熱變形:Cool Type 滾珠絲杠具備優化熱傳設計可有效降低熱源產生與避免熱變形。增加耐久性:增加耐久性:當滾珠絲杠在往復運轉頻繁之
146、使用環境時,鋼珠間因熱源生成可能會造成氧化或脫碳現象而縮短使用壽命。Cool Type 滾珠絲杠由于在穩定的溫控環境下操作,可增加耐久性。延長潤滑油脂壽命:延長潤滑油脂壽命:由于在一溫控環境下操作,可防止潤滑油脂因溫升而產生質量劣化現象,相對延長潤滑油脂壽命 維持恒溫環境并降低機臺暖機時間維持恒溫環境并降低機臺暖機時間,提供更高的進給精度提供更高的進給精度:Cool Type 滾珠絲杠的冷卻作用可抑制熱變形,并使進給精度維持穩定值。-資料來源:上銀官網,安信證券研究中心 行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。35 上銀海外擴張腳步開啟較早,積極
147、布局全球網絡。上銀海外擴張腳步開啟較早,積極布局全球網絡。公司成立后即開始進行海外布局,在海外進行廠房擴建,同時加大研發投入。1992 年,公司于美國設立子公司;1993 年,收購德國HOLZER 公司,并成立德國子公司;1999 年,公司在日本設立子公司;2004 年,公司成立東京研發中心、2006 年,美國芝加哥新廠落成啟用,2012 年,全球營運總部與研發中心落成啟用,2013 年公司設立新加坡子公司、韓國子公司及意大利孫公司。公司未來也將持續在全球擴建廠房,增加全球范圍內的產能及服務。2017-2022 財年,公司非臺灣地區收入占比由 37%提升至 53%,海外銷售渠道持續貢獻收入。圖
148、圖45.45.上銀上銀非臺灣地區收入占比持續提升非臺灣地區收入占比持續提升 資料來源:彭博,安信證券研究中心 3.3.3.3.對標結論:對標結論:以產品打造品牌,以渠道邁向全球以產品打造品牌,以渠道邁向全球 通過對通過對 NSKNSK、上銀等行業領軍企業的發展的分析,國內行業內企業可以學習的是:、上銀等行業領軍企業的發展的分析,國內行業內企業可以學習的是:加大研發和設備的資金投入,深化加工工藝,打破技術壁壘。加大研發和設備的資金投入,深化加工工藝,打破技術壁壘。滾珠絲杠具有很高的技術壁壘,在材料配方、工藝流程、加工設備等方面都存在較高的技術要求。如果是選擇外購加工設備及檢測設備,也要具備對加工
149、設備改進的加工工藝和檢測技術。國內企業需要加大研發投入,持續積累滾珠絲杠生產所需精密加工技術,以及同時也要需要注重與產品研發和生產并行的檢測技術。提高產品品質一致性,增強生產管理能力,贏得下游客戶認可。提高產品品質一致性,增強生產管理能力,贏得下游客戶認可。滾珠絲杠下游應用客戶替代慢,更換產品需要時間來進行試機和整合,對公司的研發、生產管理及質量管理體系都有較高要求。國內企業需要提高生產管理能力,保證產品品質一致性,減少產品發生質量問題,提高產品壽命;在此基礎上,需要通過較大的產品驗證期來獲取客戶認可,從而真正推進替代進程。進一步進一步完善銷售網絡,加強全球內渠道鋪設。完善銷售網絡,加強全球內
150、渠道鋪設。滾珠絲杠高端產品需要緊跟下游應用產業發展,同時也需要布局觸及下游各產業的渠道網絡,國內企業應當積極布局全球滾珠絲杠銷售渠道,在海外布局產能,在增大收入規模、增強收入穩定性的同時也能夠逐步建立全球品牌影響力。63%63%59%59%53%53%56%56%50%50%47%47%8%8%10%10%11%11%15%15%18%18%20%20%12%12%16%13%14%14%5%4%5%5%4%5%5%8%6%4%4%4%7%7%8%8%9%10%00.20.40.60.811.22017FY2018FY2019FY2020FY2021FY2022FY中國臺灣中國大陸德國美國日本
151、其他地區行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。36 4.4.重點公司重點公司 4.1.4.1.恒立液壓恒立液壓:高端液壓件國產替代進行時,多元化瞄準滾珠絲杠新產品:高端液壓件國產替代進行時,多元化瞄準滾珠絲杠新產品 國內液壓件龍頭國內液壓件龍頭,三十年專注創新三十年專注創新,驅動業務多元化發展,驅動業務多元化發展。恒立液壓成立于 1990 年,早期從事氣動元件產品制造;1999 年成功開發挖掘機專用油缸;2006 年成功開發盾構機推進油缸,進入隧道掘進機械行業;2011 年成功在上交所上市,上市后資金實力雄厚、公司業務結構不斷優化:(1 1)2
152、0112011-20152015 年:年:公司上市后恰逢下游挖機行業調整周期,油缸業務(包含挖機油缸和非標油缸)收入占比保持在 80%以上,行業需求下行,但公司挖機油缸國內市占率持續提升。(2 2)20162016-20212021 年:公司挖機泵閥業務持續放量:年:公司挖機泵閥業務持續放量:2021 年收入占比達到 34.8%,同比增加5.0pct;同時伴隨下游工程機械行業周期上行階段,2021 年實現總營收 93.09 億,同比增長18.6%。2016-2021 年公司高速增長,營收 CAGR 高達 107.9%,奠定液壓龍頭地位。公司開公司開啟國際化進程:啟國際化進程:2017 年集研發
153、、生產、試驗、售后服務為一體的美國芝加哥工廠建成運行;2021 年開啟墨西哥工廠建設,布局全產品線海外制造基地。(3 3)2 2022022 年至今年至今:公司定增布局線性驅動器(包含電動缸,滾珠絲杠)、通用液壓等非挖應用領域,進一步深化多元業務布局。2022 年收入減少系下游工程機械行業景氣度下行影響,公司產品多元化布局有望打開成長新曲線,弱化行業周期對公司業績的影響,估值、盈利有望雙升。收入規模穩步擴張收入規模穩步擴張,盈利能力,盈利能力維持較高水平維持較高水平。收入方面,2011-2022 年,公司收入從 11.33億增加到 81.97 億,CAGR 達 19.71%;歸母凈利潤從 3.
154、25 億增加到 23.49 億,CAGR 達 19.70%。盈利水平方面,2011-2016 年,業務結構相對單一階段,工程機械景氣下行壓制公司盈利水平;伴隨公司業務結構不斷優化,疊加行業景氣復蘇,公司盈利能力逐步改善。2022 年,公司實現毛利率 40.6%、凈利率 28.7%,未來新業務逐步放量后有望進一步提升。圖圖46.46.恒立液壓恒立液壓油缸、泵閥業務規模增長明顯,絲油缸、泵閥業務規模增長明顯,絲杠杠/電缸有望開啟第三成長曲線電缸有望開啟第三成長曲線 資料來源:wind,安信證券研究中心 020004000600080001000020082009201020112012201320
155、142015201620172018201920202021百萬元百萬元挖掘機專用油缸重型裝備用非標準油缸油缸配件及鑄件液壓泵閥及馬達元件與液壓成套裝置其他業務挖機油缸:挖機油缸:20082008-2021 2021 CAGR=26.9%CAGR=26.9%;周期下行,市占率;周期下行,市占率提升,周期上行,增長彈性強提升,周期上行,增長彈性強液壓泵閥:液壓泵閥:20162016-2021 2021 CAGR=107.9%CAGR=107.9%;逆周期投資第;逆周期投資第二成長曲線,挖機泵閥貢獻大二成長曲線,挖機泵閥貢獻大通用液壓:第三成長曲線通用液壓:第三成長曲線新產品:新產品:螺紋插裝閥、
156、擺線馬達新領域:新領域:高機、農機、叉車滾珠絲桿:第三成長曲線滾珠絲桿:第三成長曲線產品:產品:電缸+核心部件滾珠絲杠領域:領域:工程機械、船用機床、工業自動化行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。37 圖圖47.47.2011-2022 年年恒立液壓恒立液壓營業收入與歸母凈利潤情況營業收入與歸母凈利潤情況 圖圖48.48.2011-2022 年年恒立液壓恒立液壓毛利率與凈利率情況毛利率與凈利率情況 資料來源:wind,安信證券研究中心 資料來源:wind,安信證券研究中心 定增募投項目定增募投項目布局布局中長期中長期發展發展,2 202402
157、4 年線性驅動器項目有望逐步投產。年線性驅動器項目有望逐步投產。公司加快產品結構調整,持續推進下游行業多元化發展戰略,緊貼公司中長期戰略規劃布局的各個定增募投項目穩步進行中,有望在 2023-2024 年開始逐步為公司貢獻收入增量。其中建設在常州市武進開發區的線性驅動器項目擬投入募集資金14 億,根據 2022 年年報,該項目目前處于基建之中,預計 2024 年一季度投產,該項目達產后將形成年產 104000 根標準滾珠絲杠電動缸、4500 根重載滾珠絲杠電動缸、750 根行星滾柱絲杠電動缸、100000 米標準滾珠絲杠和 100000 米重載滾珠絲杠的生產能力,助力公司進入滾珠絲杠及電動缸等
158、電動化產品新領域。表表1919:恒立液壓定增恒立液壓定增募投項目進展情況募投項目進展情況 序序號號 項目名稱項目名稱 擬投入募集資金擬投入募集資金(萬元)(萬元)目前進展目前進展 未來規劃未來規劃 達產產能達產產能 1 恒立墨西哥項目 25,000.00 處于基建之中 預計廠房于2023 年5 月交付使用,2023 年第四季度投產 工程機械油缸 200440 根、延伸缸和其他特種油缸 62650 根、液壓泵和馬達15 萬臺;2 線性驅動器項目 140,000.00 處于基建之中 預計 2024 年第一季度投產 104000 根標準滾珠絲杠電動缸、4500 根重載滾珠絲杠電動缸、750 根行星滾
159、柱絲杠電動缸、各10 萬米標準/重載滾珠絲杠;3 國際研發中心項目 0 處于前期設計階段 預計 2024 年第四季度完工并投入使用 包括研發中心、綜合服務中心和試制平臺,主要開展液壓泵閥及馬達相關研究;4 通用液壓泵技改項目 0 處于建設之中 預計 2023 年第四季度投產 原有年產9000 臺通用液壓泵的產能將擴至年產 7 萬臺;5 超大重型油缸項目 10,000.00 處于建設之中 預計 2023 年第四季度投產 年產 2800 噸非標定制超大重型油缸 資料來源:恒立液壓 2022 年年報,安信證券研究中心 線性驅動器項目線性驅動器項目核心產品核心產品滾珠絲杠,配合電動缸滾珠絲杠,配合電動
160、缸新興產品新興產品為電動化技術做儲備。為電動化技術做儲備。公司緊跟工程機械行業電動化趨勢,同時為發掘制造業國產替代機遇,建立線性驅動器項目,研發滾珠絲杠、行星滾柱絲杠及對應電動缸產品。一方面,未來隨著工業自動化程度的不斷提升,電動缸將有可能一定程度上替代傳統的液壓缸和氣動缸;另一方面,滾珠絲杠作為重要的機械傳動元件,下游應用領域主要包括航空、制造、能源、公共事業以及多樣化新興應用等,市場前景廣闊。電動缸與滾珠絲杠產品有望進一步充分優化公司業務結構,其在相關布局上具有以下優勢:(1 1)技術優勢:)技術優勢:核心技術體系:作為國內領先、國際一流的國產液壓龍頭企業,公司深耕精密加工,形成了具有多產
161、品的自主知識產權的技術體系,核心技術包括高精密液壓鑄造技術、摩擦焊接技術、熱處理技術、高壓密封技術、測試技術和先進機加工工藝技術。研發投入加碼:2018-2022 年研發投入占總營收比重由 4.1%增加到 7.9%,提升 3.8pct;有效專利數從 211 件提升到 584 件。公司研發投入不斷加碼,為公司保持長期的技術競爭力、推進新業務落地打下堅實基礎。(2 2)精密加工精密加工優勢:優勢:在制造工藝方面,公司具有較高的工藝集成能力和深厚的工藝基礎數據積累,始終致力于推進精益制造體系的建立和完善,通過不斷優化和改進關鍵工藝提高整個生產線的運行效率和制造水平,生產方式保持業內領先。-100%0
162、%100%200%300%400%500%0200040006000800010000201120122013201420152016201720182019202020212022百萬元百萬元營業總收入歸母凈利潤營業總收入增長率歸母凈利潤增長率43.438.834.224.621.222.032.836.637.844.144.040.628.726.418.08.25.64.913.619.924.028.8 29.0 28.7010203040502011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022毛利率(%)凈利率(%)
163、行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。38(3 3)設備)設備基礎基礎優勢:優勢:公司是全球范圍內少數擁有自制鑄件廠的液壓件企業之一,擁有開展精密加工制造的基礎條件,目前擁有 3 個“江蘇省示范智能車間”并實行嚴格 5S 管理,投資配備了全球領先的生產制造設備,運用先進的工藝技術,能夠實現精密部件的高質量生產。圖圖49.49.2018-2022 年年恒立液壓恒立液壓專利數情況專利數情況 圖圖50.50.2018-2022 年年恒立液壓恒立液壓研發支出及占比情況研發支出及占比情況 資料來源:恒立液壓公告,安信證券研究中心 資料來源:wind,安信
164、證券研究中心 4.2.4.2.秦川機床秦川機床:國企機床老將,機床國企機床老將,機床+核心零部件協同發展核心零部件協同發展 秦川機床為中國機床行業龍頭骨干。秦川機床為中國機床行業龍頭骨干。公司成立于 1965 年,主營業務主要分為機床、核心零部件、減速器等高端制造以及數控系統等智能制造四大板塊,機床為公司核心業務,下游涵蓋汽車、航空航天、工程機械、船舶、鐵路、新能源等領域。歷經五十余載的發展和沉淀,公司整機產品磨齒機、滾齒機、拉削機床及通用數控機床國內領先,根據中國機床工具工業協會及公司公告,公司本部齒輪加工機床市占率超過 60%,漢江機床的螺紋磨床市占率超過70%,秦川格蘭德的外圓磨床市占率
165、約 25%,本部的齒輪刀具市占率 23.2%,龍頭地位突出。2020 年,公司制定“5221”發展戰略,即機床主機業務收入占比 50%,以機器人關節減速器為代表的高端制造占到 20%,核心零部件占到 20%,智能制造和核心數控技術占到 10%??毓勺庸緷h江機床主要負責滾動功能部件的開發、生產??毓勺庸緷h江機床主要負責滾動功能部件的開發、生產。漢江機床是國內螺紋磨床主導企業,經過 50 多年的發展歷程,形成以自動化、數字化、智能成套成線產品為主的精密數控螺紋加工機床產業,以滾珠絲杠副、滾動直線導軌副、滾動導軌塊、滾動花鍵副、螺桿轉子副、齒輪齒條副、精密工作臺和精密零部件產品為主的滾動功能部件
166、產業。根據公司公告,2022年滾珠絲杠的產能為 10 萬件/年,目前市占率約 5%。圖圖51.51.公司主營公司主營業務分為機床、核心零部件、減速器等高端制造以及數控系統等智能制造業務分為機床、核心零部件、減速器等高端制造以及數控系統等智能制造等等四大板塊四大板塊 資料來源:秦川機床公告,安信證券研究中心 211249342445584020040060080020182019202020212022公司擁有的有效專利數(件)4.1%4.1%4.5%4.5%3.9%3.9%6.8%6.8%7.9%7.9%0%2%4%6%8%10%02004006008002018201920202021202
167、2百萬元百萬元研發支出研發支出占總營收比重 行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。39 秦川機床秦川機床連續兩年虧損后,法士特入股,大刀闊斧內部改革。連續兩年虧損后,法士特入股,大刀闊斧內部改革。2018-2019 年歸母凈利潤為負主要系:機床行業處于下行周期;公司計提大額資產減值損失;公司承擔國家重大專項課題,研發費用大超預期;原材料價格持續上漲等。2020 年法士特集團成為秦川第一大股東,陜西省國資委任命新的“掌舵人”嚴鑒鉑上任公司黨委書記、董事長,其上任后,將法士特高度市場化的經營理念以及講效率干實事的企業文化輸入秦川,給公司帶來的變革主
168、要體現在內部管理改革,經營效率提升;“秦川-法士特”發揮戰略協同、資源共享機制,實現產業鏈上下游高效協同;沃克齒輪優質資產注入,規?;a經驗補齊短板。國企改革初見成效,國企改革初見成效,2 2020020 年年利潤實現扭虧為盈利潤實現扭虧為盈。2020 年公司實現扭虧為盈,且 2020-2023Q1歸母凈利潤增速均高于營收增速,主要系2020 年收購優質資產沃克齒輪,疊加近年來機床產品結構優化,帶動綜合毛利率提升;產能釋放,同時持續加強費用管控力度,規模效應顯現;計提資產減值之后,資產結構向好;2021 年轉讓秦川租賃 40%和秦川保理 60%的股權,實現投資收益 0.7 億元,占 2021
169、 年利潤總額的 19.82%。漢江機床漢江機床在在絲杠導軌絲杠導軌領域積累深厚領域積累深厚,滿足滿足新能源汽車新能源汽車、中高端機床、中高端機床領域的國產化應用領域的國產化應用。在新能源汽車領域,公司能夠向下游提供關鍵零件加工所需的高端裝備和機床滾動功能部件,并向新能源汽車企業直接提供精密螺桿副、高檔齒輪等關鍵零部件,實現新能源汽車領域的國產化配套。在機床領域,目前公司生產的 2 級、3 級精度的滾珠絲杠、直線導軌可滿足中高檔數控機床的要求,主要用于自產機床產品的應用。2022 年漢江機床實現收入 4.00 億元,同比+28.76%,實現凈利潤 0.25 億元,同比+159.99%。圖圖52.
170、52.2022 年漢江機床收入規模約年漢江機床收入規模約 4 億元億元 圖圖53.53.2022 年漢江機床凈利潤規模約年漢江機床凈利潤規模約 0.25 億元億元 資料來源:wind,安信證券研究中心 資料來源:wind,安信證券研究中心 集團企業集團企業機床全產業鏈布局,核心零部件自制能力強機床全產業鏈布局,核心零部件自制能力強。秦川機床是中國機床工具行業品類最多、精密復雜程度最高、產業鏈最完整的企業之一,在齒輪加工機床、加工中心、車削中心、螺紋磨床、復雜刀具等領域處于國內第一梯隊。同時,公司核心零部件絲杠導軌、主軸、RV減速器、齒輪箱、數控系統等均實現國產化自主可控,旗下漢江機床、漢江刀具
171、入選國家專精特新“小巨人”企業,沃克齒輪、秦川數控、關中工具等入選 2022 年省“專精特新”中小企業。公司核心零部件與主機具備一定協同性,以滾珠絲杠為例:公司核心零部件與主機具備一定協同性,以滾珠絲杠為例:一方面,從機床的角度出發:精密螺紋磨床是用于生產高端滾珠絲杠的關鍵設備。秦川的子公司漢江機床,至今已擁有 40 余年螺紋制造技術裝備生產經驗,擁有各類機械設備 1500 余臺(其中精、大、稀設備 158 臺),各種精密檢測、計量儀器儀表 1300 臺套。根據中國機床工具工業協會及公司公告,其在螺紋磨床的市占率超過 70%,豐富的螺紋磨床經驗能夠賦能零部件傳統系統生產環節,實現產業鏈上下游高
172、度協同,形成內部“試驗-反饋-迭代”的良性閉環;另一方面,從零部件角度出發:絲杠導軌本質是齒輪+表面處理的 know-how,與磨齒機設備高度匹配。公司的子公司沃克齒輪,前身陜西省齒輪廠始建于 1958 年,1966 年起專業生產齒輪、花鍵軸及傳動部件總成,在精密齒輪的批量化、模塊化生產加工上積累了豐富經驗;同時秦川本部以磨齒機起家,也可與滾珠絲杠實現業務間的協同發展。2.402.402.112.112.082.083.113.114.004.0031.8831.8831.6531.6540.9540.9550.5250.5241.0141.01-40%-20%0%20%40%60%01020
173、3040506020182019202020212022億元億元漢江機床營業收入秦川機床營業收入漢江機床yoy秦川機床yoy-0.200.200.090.09-0.060.060.100.100.250.25-2.802.80-2.982.981.531.532.812.812.752.75-300%-200%-100%0%100%200%-4-202420182019202020212022億元億元漢江機床凈利潤秦川機床歸母凈利潤漢江機床yoy秦川機床yoy行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。40 定增加碼擴產,加速核心零部件國產替代。定增
174、加碼擴產,加速核心零部件國產替代。2022 年公司滾珠絲杠產能為 10 萬件/年,滾動直線導軌產能為 5 萬米/年。2022 年公司發布定增,擬投入 1.8 億用于“新能源汽車領域滾動功能部件研發與產業化建設項目”,項目建設周期 3 年,第四年開始投產,預計達產 70%,第五年滿產預計新增滾珠絲杠/精密螺桿副產能 28 萬件/年、滑動直線導軌產能 13 萬米/年,預計增加收入約 5 億元。公司定增加碼核心零部件擴產,有望加速滾動功能部件國產替代進程,同時以下游產品為導向進一步開拓機器人等新興行業應用領域,打開公司成長空間。表表2020:秦川秦川“新能源汽車滾動功能部件研發與產業化建設項目”“新
175、能源汽車滾動功能部件研發與產業化建設項目”產能明細產能明細及收入貢獻及收入貢獻 產品產品 測算單價(元)測算單價(元)達產銷量達產銷量 達產銷售收入(億元)達產銷售收入(億元)滾珠絲杠/精密螺桿副 980 28 萬件 2.74 億元 螺母 102 30 萬件 0.31 億元 滾動直線導軌 1050 13 萬米 1.37 億元 滑塊 225 26 萬件 0.59 億元 合計-5.0 億元 資料來源:秦川機床公告,安信證券研究中心 4.3.4.3.貝斯特貝斯特:切入“工業母機”新賽道,切入“工業母機”新賽道,滾動功能部件新產品滾動功能部件新產品已下線已下線 深耕精密零部件,開拓滾珠絲杠新業務。深耕
176、精密零部件,開拓滾珠絲杠新業務。貝斯特自 1997 年成立以來,始終專注于精密零部件、智能裝備及工裝業務;2018年收購無錫旭電20%股權(公司控股股東貝斯特投資收購50%),培育電子裝備行業布局;2019 年向新能源汽車零部件延伸布局;2022 年 1 月成立全資子公司宇華精機,憑借公司在工裝夾具、精密加工領域的技術優勢和在汽車行業的生產管理體系優勢,全面布局直線滾動功能部件。未來,公司將瞄準高端機床領域、半導體裝備產業、自動化產業三大市場進行大力開拓,快速切入“工業母機”新賽道。圖圖54.54.貝斯特產業布局貝斯特產業布局結構結構 資料來源:貝斯特2022 年年報,安信證券研究中心 業務結
177、構多元化,汽車零部件核心業務支撐公司業績成長。業務結構多元化,汽車零部件核心業務支撐公司業績成長。汽車零部件業務占比自 2015 年的 72.6%提升至 91.7%,成為公司核心業務,目前深度綁定蓋瑞特(Garrett)、康明斯(Cummins)、博馬科技(BMTS)、博格華納(BorgWarner)、皮爾博格(Pierburg)、長春富奧石川島(FIT)、上海菱重(SMTC)、三菱重工(MHIET)等國內外知名渦輪增壓器和汽車發動機制造企業,建立長期合作關系,保障公司業績增長。2022 年,公司汽車零部件業務實現收入 10.07 億元,同比增加 13.49%,占全部業務比重 91.74%;智
178、能裝備及工裝業務實現收入 0.53 億元,占全部業務比重 4.80%;其他零部件(主要包括手柄、氣缸、端蓋、濾波器、散熱器、閥板等)實現收入 0.24 億元,占全部業務比重 2.18%。行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。41 圖圖55.55.2015-2022 年貝斯特業務結構變化年貝斯特業務結構變化 圖圖56.56.2015-2022 年貝斯特分業務收入情況年貝斯特分業務收入情況 資料來源:wind,安信證券研究中心 資料來源:wind,安信證券研究中心 盈利穩健成長,成本管控能力盈利穩健成長,成本管控能力提升提升。自 2013 年以來,
179、公司總營收與歸母凈利潤均保持穩定正增長,2022 年公司實現營收 10.97 億元,同比增長 3.80%;歸母凈利潤 2.29 億,同比增長16.35%。自 2011 年以來,毛利率有所波動,凈利率整體呈上升趨勢,2021-2022 年公司成本管控能力改善,在毛利率同比下滑 0.1pct 的情況下,凈利率同比增加 2.3pct,主要原因系市場推廣費等銷售費用大幅降低 43.04%。未來隨著公司滾珠絲杠業務逐步放量,公司盈利能力有望進一步得到提升。圖圖57.57.2011-2022 年年貝斯特貝斯特營收與歸母凈利潤情況營收與歸母凈利潤情況 圖圖58.58.2011-2022 年年貝斯特毛利率與凈
180、利率貝斯特毛利率與凈利率情況情況 資料來源:wind,安信證券研究中心 資料來源:wind,安信證券研究中心 滾珠絲杠與直線導軌雙布局,多重應用場景打開業務增長新曲線。滾珠絲杠與直線導軌雙布局,多重應用場景打開業務增長新曲線。宇華精機系公司為進軍工業母機領域而專門成立的全資子公司,承載“高端裝備核心滾動功能部件研發及產業化項目”戰略使命。根據無錫濱湖發布公眾號,該項目主要信息如下:投資情況:項目總投資 12 億元,利用 4.5 萬平方米廠房,引進生產及檢測等進口設備約 300 臺套(其中研發設備 70 臺),配套軟件及系統、公輔設施等 30 余套。產能情況:項目達產后,將具備年產 15 萬套高
181、精度滾珠絲杠副以及 24.8 萬米高精度滾動導軌副部件的生產能力,年產值達 15 億元,年稅收超 1.2 億元。結合目前公司業務結構來看,項目達產后公司滾動功能部件產品有望向目前汽車零部件核心業務比重看齊。目前進度:目前公司生產的滾珠絲杠副、直線導軌副等首臺套已實現成功下線。未來目標領域:公司滾動功能部件產品規劃未來覆蓋航天軍工、數控機床、新能源車、醫療器械、機器人、自動化等多重應用場景,利潤空間有望進一步增厚。72.6%72.6%76.2%76.2%72.6%72.6%77.8%77.8%80.1%80.1%82.8%82.8%83.9%83.9%91.7%91.7%13.7%13.7%11
182、.1%11.1%19.0%19.0%12.2%12.2%10.4%10.4%11.4%11.4%7.7%7.7%4.8%4.8%50%60%70%80%90%100%20152016201720182019202020212022汽車零部件智能裝備及工裝飛機機艙零部件其他零部件其他收入346.16 346.16 417.32 417.32 486.96 486.96 579.57 579.57 642.28 642.28 771.03 771.03 887.03 887.03 1006.65 1006.65 65.41 65.41 60.99 60.99 127.08 127.08 91.09
183、 91.09 83.67 83.67 105.87 105.87 81.48 81.48 52.63 52.63 02004006008001000120020152016201720182019202020212022百萬元百萬元汽車零部件智能裝備及工裝飛機機艙零部件其他零部件其他收入-50%0%50%100%0500100015002011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022百萬元百萬元營業總收入歸母凈利潤營業總收入增長率歸母凈利潤增長率38.9 36.1 38.6 39.3 40.6 43.0 37.9 39.7
184、39.0 35.9 34.4 34.3 17.6 14.3 17.4 17.1 19.7 21.4 20.8 21.3 20.9 19.0 18.9 21.1 010203040502011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022毛利率(%)凈利率(%)行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。42 圖圖59.59.貝斯特子公司貝斯特子公司宇華精機滾動功能部件核心產品及應用領域宇華精機滾動功能部件核心產品及應用領域 資料來源:貝斯特公眾號,安信證券研究中心 乘國產替代之風,三重優
185、勢助力滾珠絲杠放量。乘國產替代之風,三重優勢助力滾珠絲杠放量。公司在原有智能裝備及工裝業務的基礎上進一步延伸“直線滾動功能部件”業務布局,其主要優勢系:(1 1)進口設備優勢:)進口設備優勢:滾珠絲杠產品對精度要求極高,因此制造設備目前往往采用進口高端機床。公司現有上千臺高端機床,且作為日本、德國等國際知名高端機床制造商的零部件供應商,公司與國外高端機床廠商合作關系緊密,利于提前布局制造滾珠絲杠所需的進口高端機床,為公司滾珠絲杠產品品質保駕護航。(2 2)工藝體系優勢:)工藝體系優勢:技術儲備優勢:公司主營業務汽車渦輪增壓器和發動機零部件等對于加工材料、加工精度和質量穩定性有較高要求,公司歷經
186、多年技術沉淀,已具備精密零部件加工領域技術優勢及自動化生產線柔性加工能力,現有技術儲備可直接遷移至滾動部件領域。研發投入加碼:2017-2022 年公司研發投入整體呈上漲趨勢,2022 年公司研發支出達5878.63 萬元,同比增長 27.11%,占同期總營收的 5.4%。滾珠絲杠作為兼具高精度、可逆性和高效率的精密零部件,對工藝要求較高,公司充分發揮現有工藝體系優勢,致力于鉆研滾珠絲杠制造中的 know-how 訣竅,有望突破國內企業在滾珠絲杠工藝方面的卡脖子難題。(3 3)客戶資源優勢:)客戶資源優勢:公司作為零部件供應商與機床客戶雙重角色,與國內外知名機床廠商深度綁定,機床廠商客戶資源豐
187、富。未來公司能夠利用產業化驗證平臺,助力機床廠商及自身滾動功能部件產品質量提升,從而實現雙贏,進一步增加合作黏性,利于開拓滾珠絲杠產品下游機床客戶。圖圖60.60.2017-2022 年貝斯特研發支出及占比情況年貝斯特研發支出及占比情況 資料來源:wind,安信證券研究中心 4.0%4.5%5.0%5.0%4.4%5.4%0%1%2%3%4%5%6%020406080201720182019202020212022百萬元百萬元研發支出研發支出占總營收比重行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。43 4.4.4.4.恒而達恒而達:積極拓寬業務邊界,
188、:積極拓寬業務邊界,直線導軌副進入收入貢獻期直線導軌副進入收入貢獻期 業務結構穩固,縱向拓展滾珠絲杠等新產品布局,為公司業績增長注入新動力。業務結構穩固,縱向拓展滾珠絲杠等新產品布局,為公司業績增長注入新動力。恒而達于 1995年成立,2021 年在深交所掛牌上市?;诓牧?、技術、工藝、裝備、渠道的共源性,公司目前已形成了以模切工具和鋸切工具等金屬切削工具業務為主,以配套智能數控裝備業務為輔的業務架構。2019-2022 年以來,公司業務結構較為穩定,90%以上為模切工具和鋸切工具,其中模切工具占比分別為 62.5%、53.2%、55.4%、54.3%,鋸切工具占比分別為 34.7%、40.1
189、%、38.5%、38.2%。2023 年公司將穩步形成“橫向拓寬”(產品系列化)與“縱向延伸”(配套智能裝備、高精度滾動功能部件及高強韌輕量化金屬材料)的產品矩陣與業務布局,拓寬市場邊界。圖圖61.61.2019-2022 年恒而達業務結構變化年恒而達業務結構變化 資料來源:wind,安信證券研究中心 產品矩陣優化完成后有望實現盈利修復。產品矩陣優化完成后有望實現盈利修復。自 2017 年以來,公司營收持續增長,2022 年實現營業總收入 4.83 億元,同比增長 6.03%,其中滾動功能部件新業務實現營收 444.40 萬元。同年公司實現歸母凈利潤 0.95 億元,同比下滑 11.6%;凈利
190、率 19.7%,同比下降 4.0pct,主要原因系公司 2022 年啟動直線導軌副產業化項目等增加銷售與管理費用,以及利息收入減少及匯率變動導致財務費用增加,業務結構優化后公司費用控制有望實現改善。62.5%62.5%53.2%53.2%55.4%55.4%54.3%54.3%34.7%34.7%40.1%40.1%38.5%38.5%38.2%38.2%0%20%40%60%80%100%2019202020212022模切工具鋸切工具裁切工具智能數控裝備滾動功能部件其他圖圖62.62.2017-2022 年恒而達營收與歸母凈利潤情況年恒而達營收與歸母凈利潤情況 圖圖63.63.2017-2
191、022 年恒而達毛利率與凈利率情況年恒而達毛利率與凈利率情況 資料來源:wind,安信證券研究中心 資料來源:wind,安信證券研究中心-20%-10%0%10%20%30%40%0100200300400500600201720182019202020212022百萬元百萬元營業總收入歸母凈利潤營業總收入增長率歸母凈利潤增長率26.6%26.7%29.3%30.0%30.3%28.7%19.6%17.8%19.1%24.5%23.7%19.7%10%15%20%25%30%35%201720182019202020212022毛利率凈利率行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份
192、有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。44 產品梯隊豐富,協同效應助力發展新產品布局。產品梯隊豐富,協同效應助力發展新產品布局。公司目前主要產品包括金屬切削工具領域的模切工具、鋸切工具,智能數控裝備領域的 CNC 全自動圓鋸機、高速數控帶鋸床、柔性材料智能裁切機,以及 2022 年初步形成收入的高精度滾動功能部件領域的直線導軌副。依托不同產品主要材料、核心工藝、重要裝備、市場渠道的共源共享,公司繼續拓寬滾珠絲杠等新產品布局,最大化集約內部資源,形成協同效應,打造盈利新增長極。表表2121:恒而達主要產品介紹恒而達主要產品介紹 產品領域產品領域 產品名稱產品名稱 產品圖示產品圖示 具體產品及應用具體
193、產品及應用 金屬切削金屬切削工具工具 模切工具模切工具 模切工具主要用于對各類材料的模切、壓痕作業,在工業企業生產過程中,可將模切工具制成刀模后,再通過施加一定的壓力進行沖切,便可使工件材料形成特定形狀。按照刀身厚度的不同分為重型和輕型:重型模切工具適用于切割材料層數多、載荷重的箱包、鞋服、汽車內飾件、玩具、工藝品等;輕型模切工具適用于切割材料層數少、載荷輕的包裝印刷、電子信息、工藝品等。鋸切工具鋸切工具 公司主要生產高速鋼雙金屬帶鋸條、硬質合金雙金屬帶鋸條。高速鋼雙金屬帶鋸條與硬質合金雙金屬帶鋸條均可用于切割各種鋼材和有色金屬,被廣泛應用于裝備制造、建筑建材、汽車、電子信息等行業。硬質合金雙
194、金屬帶鋸條齒部硬度更高、耐磨性更優,一般用于高速鋼雙金屬帶鋸條無法切割的高硬度材料的高效率切割。智能數控智能數控裝備裝備 CNCCNC全自動圓鋸機全自動圓鋸機 與圓鋸片配套使用,適用于對棒材、型材的自動化快速下料,具有自動化程度高、進給量大、加工效率高、減少加工余料,以及切削質量高,工件平整度、一致性高等優點??蓮V泛應用于機電、冶金、汽車、橋梁、船舶等行業鋸切各種黑色、有色金屬材料。高速數控帶鋸床高速數控帶鋸床 與雙金屬帶鋸條配套使用,采用PLC可編程序電氣控制系統,并且加入了創新性智能鋸切系統,可根據選擇的材料,系統自動完成調整鋸切速度、鋸切線速度等鋸切參數,其具有結構緊湊、加工精度高、材料
195、損耗低、噪音小、安全可靠、自動化程度高等優點??蓮V泛應用于機電、冶金、汽車、橋梁、船舶等行業鋸切各種黑色、有色金屬材料。柔性材料柔性材料 智能裁切機智能裁切機 主要應用于輕工領域,針對織物、皮革、紙板、塑料等柔性材料的裁切,通過智能分析、智能排版和自動裁切,提高原材料利用率,具有加工效率高、材料利用率高、裁切精度高、自動化程度高等優點。高精度滾高精度滾動功能部動功能部件件 直線導軌副直線導軌副 又稱線軌、滑軌、線性導軌、線性滑軌,主要由滑塊與導軌組成,適用于自動化工作部件的高精度或高速直線往復運動場合,且可以承擔一定的扭矩,可在高負載的情況下實現高精度的直線運動。廣泛運用于數控機床、工業機器人
196、、自動化生產線、航空航天、軍工、汽車、軌道交通等行業。資料來源:恒而達2022 年年報,安信證券研究中心 金屬材料、工藝、設備三大自研優勢,滾珠絲杠金屬材料、工藝、設備三大自研優勢,滾珠絲杠、直線導軌、直線導軌新業務布局進行時。新業務布局進行時。公司多年鉆研金屬材料與熱處理研究,形成金屬熱處理工藝、金屬材料加工技術和自動化專用裝備制造三大技術優勢,助力打造高端裝備核心功能部件新業務。目前,公司積極籌備“功能化部件產業園”項目,用以建設直線導軌、滾珠絲杠、滑塊模組等高端裝備核心功能部件生產線。2021、2022 年公司大力投入研發支出 1580.34 萬元、1585.61 萬元,助力實行產品系列
197、化和配套裝備一體化的企業戰略,加快研發成果轉化,靜待滾珠絲杠放量。表表2222:恒而達三大核心技術介紹恒而達三大核心技術介紹 技術名稱技術名稱 技術內涵技術內涵 金屬熱處理工藝 通過對金屬材料進行熱處理,改變其表面或內部的顯微組織結構,從而改變金屬材料的力學性能,使材料具備強韌性、高硬度、耐磨性等特性。金屬材料加工技術 壓延、切削、拉削等加工會影響金屬材料內部組織,從而影響產品的精度、理化性能。恒而達通過自制的自動化專用裝備以減少金屬機械加工對金屬材料內部組織的影響。自動化專用裝備制造 工藝技術的產業化離不開生產裝備的支撐,金屬材料熱處理及加工工藝需要根據工藝流程進行專門定制的自動化專用裝備及
198、生產線來實現。在關鍵生產裝備中公司采用了數字化自動控制技術,實現自動化、高效率、高精度生產,提高產品品質的穩定性。同時,恒而達基于在自動化專用裝備制造方面的長期技術積累,開發了智能數控裝備。自動化專用裝備、自動化生產線及智能數控裝備的研發,促進了制造業新舊產業融合。資料來源:恒而達招股說明書,安信證券研究中心 行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。45 4.5.4.5.鼎智科技:微特電機領先企業強強聯手,加碼高景氣賽道鼎智科技:微特電機領先企業強強聯手,加碼高景氣賽道 鼎智科技鼎智科技被江蘇雷利收購被江蘇雷利收購,優質控股股東帶來業績高增長優質
199、控股股東帶來業績高增長。江蘇雷利是國內微特電機龍頭,在傳統的家用電器微電機業務上,持續通過合資、并購等方式切入到醫療器械、新能源汽車零部件等高景氣賽道。鼎智科技成立于 2008 年,是以微特電機為主的定制化精密運動控制解決方案提供商,2019 年,江蘇雷利通過收購鼎智科技 70%的股權成為其控股股東。2023 年鼎智科技于北交所正式掛牌上市。分業務來看分業務來看:鼎智科技產品包括線性執行器,營收占比 61.3%、混合式步進電機占比 20.9%、直流電機占比 14.7%、音圈電機及組件占比 1.7%,下游客戶主要為醫療器械、工業自動化等領域。財務表現來看:財務表現來看:2022 年鼎智科技/江蘇
200、雷利分別實現營收 3.18/29.00 億元,同比+63.99%/-0.65%,2018-2022 年復合增速分別為 44.83%/6.56%;歸母凈利潤分別為 1.01/2.59 億元,同比+103.39%/5.96%,2018-2022 年復合增速分別為 57.49%/6.59%。圖圖64.64.鼎智科技鼎智科技 2022 年營收增速達年營收增速達 64%圖圖65.65.鼎智科技鼎智科技 2022 年歸母凈利潤增速達年歸母凈利潤增速達 103%資料來源:wind,安信證券研究中心 資料來源:wind,安信證券研究中心 線性執行器(線性執行器(絲杠步進電機)系絲杠步進電機)系公司核心產品公司
201、核心產品,品類豐富且具備定制化能力。,品類豐富且具備定制化能力。根據傳動電機種類及傳動螺母類型,公司線性執行器可分為滑動絲桿線性執行器、滾珠絲桿線性執行器和永磁電機線性執行器三大類,滿足不同客戶在控制精度、輸出推力等方面的需求。此外,公司可以根據不同客戶需求,針對性提供加裝剎車、編碼器、空心軸等定制化服務,并具備以成套模組方式提供系統性產品的能力。表表2323:絲杠是鼎智科技的線性執行器的核心部件絲杠是鼎智科技的線性執行器的核心部件 產品類型產品類型 產品介紹產品介紹 產品圖示產品圖示 滑動絲桿線性執行器 滑動絲桿線性執行器是微特電機和滑動絲桿的組合,通過絲桿和螺母的相對滑動實現線性運動。該類
202、產品采用混合式步進電機予以驅動,包括外部驅動式、貫通軸式和固定軸式三種驅動方式,機座尺寸范圍為 14mm-86mm,重復定位精度可達0.01mm,最小導程分辨率可達 0.0006mm,最大推力可達 200KG,具有噪音低、壽命長等特點,主要用于醫療設備、實驗室設備、美容行業、3D 打印設備等領域。滾珠絲桿線性執行器 滾珠絲桿線性執行器是微特電機和滾珠絲桿副的組合。滾珠絲桿副在具有螺旋滾道的絲桿和螺母間裝有滾珠作為中間傳動件,在螺母上閉合的回路中循環滾動,使絲桿和螺母間的運動由滑動變為滾動,減小運動摩擦。該類產品采用混合式步進電機予以驅動,主要為外部驅動式,最小機座尺寸可達 14mm,重復定位精
203、度可達0.005mm,使用壽命20,000 小時,效率90%,具有高速運行、快速響應等特點,主要用于半導體行業及工業自動化行業。永磁電機線性執行器 永磁電機線性執行器采用永磁電機作為驅動方式,包括外部驅動式、貫通軸式和固定軸式三種驅動方式,最小尺寸可達 20mm,步長范圍為0.00625mm-0.3333mm/步,電機最大推力可達 115N,主要用于即時檢測設備、自動化行業、美容行業、實驗室應用、空氣進出口及閥門控制等領域。資料來源:鼎智科技招股書,安信證券研究中心 0.720.720.790.791.311.311.941.943.183.1822.4922.4922.5022.5024.2
204、224.2229.1929.1929.0029.00-20%0%20%40%60%80%01020304020182019202020212022鼎智科技營收(億元)江蘇雷利營收(億元)鼎智科技yoy江蘇雷利yoy0.160.160.020.020.340.340.500.501.011.012.002.002.302.302.732.732.442.442.592.59-500%0%500%1000%1500%2000%012320182019202020212022鼎智科技歸母凈利潤(億元)江蘇雷利歸母凈利潤(億元)鼎智科技yoy江蘇雷利yoy行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信
205、證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。46 公司為具備獨立生產關鍵零部件絲杠、螺母的少數微特電機領域企業之一,主要競爭對手為公司為具備獨立生產關鍵零部件絲杠、螺母的少數微特電機領域企業之一,主要競爭對手為美國海頓。美國海頓。根據公司招股書,絲杠步進電機方面,鼎智科技與美國海頓均為國際先進;關鍵零部件絲杠及螺母方面,鼎智科技為國內先進,美國海頓為國際先進。具體產品對比情況如下:(1 1)絲杠步進電機:絲杠步進電機:鼎智科技產品最大力矩 13Nm 略高于美國海頓 12Nm,其他產品指標基本持平。(2 2)絲杠:絲杠:產品種類,鼎智科技更勝一籌,包含 ACME、公制螺紋和特殊螺紋形式,而美國海頓
206、僅包括公制和左旋螺紋形式;直徑與導程范圍,鼎智科技仍有提升空間。(3 3)螺母:螺母:鼎智科技生產方式更豐富,可以根據客戶要求采用機械加工和注塑兩種形式,而美國海頓僅有注塑成型生產方式;材料方面,鼎智科技選用標準自潤滑聚縮醛材料(Derlin)和高性能聚合物材料(PBT),還可根據特殊的使用環境定制高性能聚合物。綜合來看,鼎智科技通過自主研發材料配方配合螺紋一體注塑技術,提升螺母性能,使其具有良好的傳動精度、傳動效率及壽命。表表2424:鼎智科技線性執行器及絲杠、螺母性能均有能力與國外產品對標鼎智科技線性執行器及絲杠、螺母性能均有能力與國外產品對標 產品產品 主要指標主要指標 鼎智科技鼎智科技
207、 美國海頓美國海頓 線性執行器 應用領域 醫療領域、工業、通信 醫療領域、工業、通信 溫升 K 80 80 壽命 H 20,000 20,00o 最小厚 mm 20 20 最大力矩Nm 13 12 驅動最大功率 W 20 20 噪音 dB 35 35 綜合先進性 國際先進 國際先進 絲桿 種類 包含 ACME、公制螺紋和特殊螺紋形式 包括公制和左旋螺紋形式 直徑 2mm-16mm 2mm-23mm 導程范圍 0.3mm-25.4mm 0.3mm-92mm 一致性精度 絲桿標準的一致性精度可達 0.0006mm/mm(配套 DINGS消間隙螺母)絲桿標準的一致性精度高于 0.0006mm/mm(
208、配套 Kerk 的消間隙螺母)定制化程度 絲桿尺寸和形式可以根據客戶要求進行定制 絲桿尺寸和導程可以根據客戶要求進行定制 螺母 種類 擁有 5 種消間隙螺母的設計方案,并且可以根據客戶要求進行定制化螺母 擁有 7 種標準的消間隙螺母設計,并且可以根據客戶要求進行定制化螺母 生產方式 可以根據客戶要求采用機械加工和注塑兩種形式 注塑成型 使用材料 選用標準自潤滑聚縮醛材料供客戶選擇(Derlin)和高性能聚合物材料(PBT),還可根據特殊的使用環境定制高性能聚合物 使用自潤滑乙縮醛螺母材料,并提供定制的Kerkite 復合聚合物材料 壽命 傳動壽命可達 500 萬次(150mm 行程往返)以上
209、螺母壽命可達 300 million inches 運動形成 綜合先進性綜合先進性 國內先進國內先進 國際先進國際先進 資料來源:鼎智科技招股書,安信證券研究中心 重視研發投入,重視研發投入,成功上市并完成成功上市并完成募集資金有望進一步助推研發進步。募集資金有望進一步助推研發進步。(1)研發支出情況:)研發支出情況:公司研發支出金額逐年增加,2018-2021 年研發支出占總營收比重從5.4%提高至 7.7%;2022 年公司研發支出金額同比增加 1.7%,在公司總營收大幅增加 64.0%的情況下,公司研發支出占比有所下滑。2023 年成功上市后,從 ipo 募投項目及設立子公司兩方面入手,
210、加大研發投入,有望提高公司技術、產品方面核心競爭力。(2)ipo 募投項目:募投項目:公司于 2023 年 4 月 13 日成功登陸北交所,根據招股說明書,此次 ipo募集資金 4.49 億,募投項目為“智能制造基地建設項目”和“研發中心項目”。智能制造基地建設項目:根據公司招股說明書,該項目建設期三年,總投資 3.38 億,擬投入募集資金2.34 億,項目達產后年均將形成收入和凈利潤分別為 2.48 億和 0.61 億,有望助力公司未來行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。47 業績實現大幅增長。研發中心建設項目:該項目旨在進一步完善公司研發
211、平臺建設,并圍繞“醫療器械核心零部件”、“工業自動化領域線性運動智能化解決方案”、“塑料齒輪及齒輪箱”、“高精度傳動組件”等課題進行研究,以提高公司技術研發水平與自主創新能力,為公司長期發展打下堅實基礎。(3)設立控股子公司:設立控股子公司:公司于 2023 年 6 月 2 日發布公告,在江蘇常州設立控股子公司一和起智能科技有限公司,持股 70%。該子公司主要從事精密微型絲杠的研發、生產、銷售,致力于拓展各種高端絲杠電機、模組、核心零部件的技術、銷售規模,從而提高公司核心競爭力,促進業務可持續增長。圖圖66.66.2018-2022 年年鼎智科技鼎智科技研發支出及占比情況研發支出及占比情況 資
212、料來源:wind,安信證券研究中心 表表2525:鼎智科技鼎智科技 ipo 募投項目情況募投項目情況 項目名稱項目名稱 項目總投資金額項目總投資金額 (元)(元)擬投入募集資金擬投入募集資金(元元)項目經濟效益項目經濟效益 智能制造基地建設項目 308,300,000.00 233,766,642.30 本項目達產后年均將形成收入和凈利潤分別為24,774.00 萬元和6,069.88 萬元,項目稅后靜態回收期(含建設期)為6.84 年,稅后內部收益率為17.77%。研發中心建設項目 81,090,000.00 71,090,000.00 本項目通過建設研發中心,對與公司現有主業及未來發展相關
213、課題進行研究和開發,加強公司技術開發和技術轉化能力,不直接產生經濟效益。補充流動資金項目 60,000,000.00 60,000,000.00 合計合計 449,390,000.00449,390,000.00 364,856,642.30364,856,642.30 資料來源:鼎智科技招股說明書,安信證券研究中心 三花集團通過子公司三花綠能參與三花集團通過子公司三花綠能參與鼎智科技的鼎智科技的戰略投資者超額配售,戰略投資者超額配售,同屬三花集團的同屬三花集團的三花智三花智控與鼎智科技未來有望控與鼎智科技未來有望在人形機器人領域進行合作在人形機器人領域進行合作。三花獲配情況:根據公司超額配售
214、選擇權實施公告,三花綠能實際獲配 15.96 萬股,占此次超額配售股票的比例為 6.9%。三花智控與鼎智科技關系:三花集團子公司三花智控與鼎智科技母公司江蘇雷利已建立多年合作關系,三花智控近期積極布局機器人產業,重點聚焦仿生機器人機電執行器業務;而鼎智科技研發的線性傳動組件、空心杯電機、精密齒輪箱等產品處于國內領先地位,可應用于人形機器人領域;二者未來有望在人形機器人領域協同發展。未來合作意義:目前人形機器人處于早期階段,特斯拉、波士頓、優必選、小米等眾多巨頭相繼布局,未來一旦出現現象級新品,人形機器人產業鏈有望獲得巨大投資機會。綜上,三花智控與鼎智科技未來如果在人形機器人領域進行合作,有望成
215、為早期入局玩家、搶占先機,為公司未來業績提供潛在增長極。3.923.924.084.086.766.7615.0315.0315.2915.295.4%5.4%5.2%5.2%5.2%5.2%7.7%7.7%4.8%4.8%0%1%2%3%4%5%6%7%8%9%02468101214161820182019202020212022百萬元百萬元研發支出研發支出占總營收比重行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。48 表表2626:鼎智科技鼎智科技戰略投資者超額配售股票和資金交付情況戰略投資者超額配售股票和資金交付情況 序號序號 投資者名稱投資者名
216、稱 實際獲配數量(萬股)實際獲配數量(萬股)延期交付數量(萬股)延期交付數量(萬股)限售期安排限售期安排 1 東莞粵科鑫泰工控創業投資合伙企業(有限合伙)46.8 35.1 6 個月 2 廣發北交所精選兩年定期開放混合型證券投資基金 46.8 35.1 6 個月 3 方正證券投資有限公司 46.8 35.1 6 個月 4 深圳邁瑞股權投資基金股份有限公司 32.88 24.66 6 個月 5 浙江三花綠能實業集團有限公司 15.96 11.97 6 個月 6 星通成長辛壬五號私募證券投資基金 12.6 9.45 6 個月 7 中信證券股份有限公司 9.8 7.35 6 個月 8 磊垚新三板點石
217、成金壹號私募股權投資基金 6.6 4.95 6 個月 9 貝寅資產管理(上海)有限公司 6.6 4.95 6 個月 10 乾弘悅享多策略三期私募證券投資基金 6.6 4.95 6 個月 合計合計 231.44231.44 173.58173.58 資料來源:鼎智科技公告,安信證券研究中心 4.6.4.6.其他非上市公司其他非上市公司 4.6.1.4.6.1.南京工藝:南京工藝:精密滾動功能部件國產替代骨干精密滾動功能部件國產替代骨干 公司技術公司技術積淀深厚,積淀深厚,穩步推進國產替代穩步推進國產替代。公司在滾動功能部件領域積累了 50 余年的豐富經驗,已成為國內規模最大、規格最全、質量最優的
218、精密滾動功能部件產業化基地。1952 年,公司前身“南京市勞動工人技術學?!苯?;1958 年,公司前身轉為地方國營金陵機器制造廠,主營小型農業機械、小車床和飼料粉碎機,同時開始研制試制軸承;1964 年,公司更名為南京工藝裝備制造廠,主要生產組合夾具,粉末冶金制品和螺紋桿件,并于 1965 年成功研制出中國第一套滾珠絲杠;1978 年,開始重點布局滾珠絲杠和螺桿機床產品;2021 年,南京國資委下屬新工集團正式控股南京工藝 52.98%股權,為公司發展提供資金支持。圖圖67.67.南京工藝南京工藝發展歷程發展歷程 資料來源:南京工藝官網,安信證券研究中心 滾動功能部件滾動功能部件產品矩陣豐富
219、,應用領域寬廣。產品矩陣豐富,應用領域寬廣。滾動功能部件業務和智能制造業務為兩大主營業務,其中滾動功能部件業務包括滾動導軌副、滾珠絲杠副、滾動花鍵副、模組、行星滾柱絲杠副,年產能力 10 萬多套,主要應用于數控機床、注塑、壓力機床、鋼鐵工業、軍用裝備、核工業等領域;智能制造業務包括數控精密工作臺、鋁合金結構工作臺,主要應用于測量、激光焊接、激光切割,涂膠、打孔,插件、小型數控機床、射線掃瞄、雕銑機及實用教學等領域,公司產品涉及領域較為廣闊。公司注重研發投入,打造“人才公司注重研發投入,打造“人才+研發平臺研發平臺+試驗室”的研發體系,設備和生產線完備。試驗室”的研發體系,設備和生產線完備。根據
220、南京市工信局公眾號披露信息,研發端:研發端:公司與東南大學、南京理工大學建立了長期穩定的產學研合作關系,共同推進產品的技術研發、成果轉化及市場應用。同時,公司主持及參與編制了 21 項國家標準和行業標準,獲得了 56 項專利授權,其中 9 項發明專利。產品端:產品端:自建滾動功能部件全性能試驗室,打造的高速底噪滾動功能產品已在精密臥式加工中心批量配行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。49 套,實現各軸快移速度 40m/min、定位精度 0.002mm、重復定位精度 0.001mm。生產端:生產端:公司構筑了完備的設備保障體系,建成了高精度滾珠
221、絲杠副、大型滾珠絲杠副、滾動導軌副生產線,同時搭建了 5G+智能滑塊生產線,實現生產自動化。整體來看,整體來看,南京工藝南京工藝的的產品綜合設計開發能力、生產規模、生產品種和質量水平產品綜合設計開發能力、生產規模、生產品種和質量水平處于處于國內國內相相對領先位置。對領先位置。在產品品類豐富度、同品類產品的精度、剛性、使用壽命等性能方面,公司較海外公司仍有差距,依靠價格優勢和對材料品質的重視,在國內中端市場仍占據一定份額。根據南京工藝裝備制造有限公司股改至首次公開發行股票審計服務項目中介機構選聘公告,2023 年 3 月 31 日,公司合并資產總額 10.43 億元,合并凈資產 5.50 億元,
222、2023 年 1至 3 月份合并營業收入 1.15 億元,年營收規模估計約 4-5 億元。表表2727:南京工藝產品矩陣南京工藝產品矩陣 業務板塊業務板塊 主要產品主要產品 示意圖示意圖 主要應用領域主要應用領域 滾動功能部件業務 滾動導軌副 高速、高精中高檔數控機床 滾珠絲杠副 滾動花鍵副 模組 行星滾柱絲杠副 重載領域:注塑、壓力機床、鋼鐵工業、軍用裝備、核工業 智能制造業務 數控精密工作臺 測量、激光焊接、激光切割,涂膠、打孔,插件、小型數控機床、射線掃瞄、雕銑機及實用教學等場合 鋁合金結構工作臺 測量、激光焊接、激光切割,涂膠、插件、射線掃瞄及實用教學等輕載場合 資料來源:南京工藝官網
223、,安信證券研究中心 表表2828:南京工藝南京工藝滾珠絲杠代表性產品滾珠絲杠代表性產品 名稱名稱 規格規格 長度長度 載重載重 應用領域應用領域 GZB 全系列滾柱導軌副 規格齊全:GZB25-GZB125,全規格批量供貨 單根最長6000mm 高重載:超高剛性,單個滑塊最高承載能力達 192 噸 重型機床、旋壓機、成型機及各類重型裝備 精密滾珠絲杠副 全系列:直徑8200mm 單根最長可做 10米,接長可達 19 米 高重載:最大能承受376 噸 各種工業設備、精密儀器、精密數控機床等 資料來源:南京工藝官網,安信證券研究中心 4.6.2.4.6.2.凱特精機:深耕精密滾動直線導軌副凱特精機
224、:深耕精密滾動直線導軌副 主營主營滾動直線導軌副滾動直線導軌副,國內,國內規模領先規模領先企業。企業。1993 年,前身新會凱特精密機械成立,專業研制精密滾動直線導軌副;1994 年,引進歐洲生產的超精密導軌磨床和滑塊磨床,開啟研制高精密滾動直線導軌副道路;2003 年,中國高新投資集團控股公司,依托實力雄厚的股東,凱特精機在制度建設、技術研發等方面進一步發展;2008 年、2011 年,公司進行了兩期技術改造,新增德國最先進的專用 CNC 超精密導軌磨床等 5 條高效生產線,建成了全國生產規模大、生產設備現代化、技術手段先進、生產管理科學的專業精密滾動直線導軌副生產基地;2016年,公司再次
225、改制為民營控股;2017 年,啟動 100 萬米套滾動直線導軌副項目。成立至今,公司深耕精密滾動直線導軌副專業化生產,是具有獨立研究、開發、設計能力的國家高新技術企業。根據公司官方微信號披露,公司已與中國高鐵、深圳地鐵、恒力集團、南興裝備、北京博得、德國 DMG 德瑪吉等企業項目建立長期穩定的合作伙伴關系。行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。50 圖圖68.68.凱特精機凱特精機發展歷程發展歷程 資料來源:凱特精機官網,安信證券研究中心 公司公司主要生產四大滾動功能部件:直線導軌、直線模組、鉗制器及阻尼器主要生產四大滾動功能部件:直線導軌、直
226、線模組、鉗制器及阻尼器,形成以直線導軌形成以直線導軌副及其功能部件產品、直線運動單元產品于一體的綜合產品鏈。副及其功能部件產品、直線運動單元產品于一體的綜合產品鏈。產品具有高速度、高精度、高剛性、高密封、長壽命、易安裝和互換性、穩定性、可靠性好等特點,廣泛應用于金屬加工、木工機械、電子信息、醫療器械乃至航天航空等領域設備。根據廣州機床工具行業協會,在精度、剛性、運行速度、載荷、密封和壽命等性能指標的對比實驗數據上,凱特的產品完全達到國外名牌產品的技術水平,可以滿足中高檔數控機床的配套技術要求,有能力替代進口產品。表表2929:凱特精機產品矩陣凱特精機產品矩陣 業務板塊業務板塊 主要產品主要產品
227、 示意圖示意圖 主要應用領域主要應用領域 高端滾動功能部件高端滾動功能部件 直線導軌 木工機械、材料供給裝置、電火花加工機床、激光加工機械、加工中心、CNC 車床、工業機器人、包裝機械 直線模組 FPD 產業、半導體、醫療自動化產業、精密測量儀器 鉗制器 機床和機器人等各種工業設備以及精密儀器 阻尼器 機械制造、自動化領域,如機器人、CNC 機床、印刷機、包裝機 資料來源:凱特精機官網,安信證券研究中心 表表3030:凱特精機代表性產品凱特精機代表性產品 名稱 規格 精度 載重 應用領域 LGS 系列滾珠直線導軌副 O 型圈直徑1.5-6.7mm 由于圓弧溝槽的DF(45-45)組合,鋼球的彈
228、性變形及接觸點轉移所產生的自動調心能力效果,即使安裝面有一定的偏差,也能被導軌副內部吸收,得到高精度平滑穩定的直線運動。采用四列式圓弧溝槽,各溝槽鋼球45 度接觸角的設計使得加于LGS 滑塊的四個方向具有相同的額定載荷,并且必要時可施加足夠的預壓提高剛性。密封性高,適合在多粉塵或木屑的使用環境。LES 系列直線模組 導程 2-40mm 重復定位精度:C5:0.005 mm;C7:0.01 mm 最大負載水平 150kg,垂直 55kg。FPD 產業、半導體、醫療自動化產業、精密測量儀器 資料來源:凱特精機官網,安信證券研究中心 行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各
229、項聲明請參見報告尾頁。51 設備端:設備端:積極引進外部積極引進外部高端裝備高端裝備,提高工藝水平,提高工藝水平,實現實現精密滾動直線副精密滾動直線副批量生產批量生產。公司以高端裝備制造業作為市場定位,自 1993 年建廠以來,先后引進了由意大利、日本、美國、德國、臺灣等國家和地區生產的超精密導軌、滑塊磨床,以及惠普激光測量儀、東京精密輪廓儀等先進的精密滾動直線導軌副專用生產設備和檢測設備,實現大批量生產。研發端:重視建立研發端:重視建立自主研發能力自主研發能力。公司堅持自主創新,先后組建了“廣東省精密導軌副工程技術研究中心”和“江門市精密導軌副工程技術研究開發中心”等科技創新平臺,長期與華中
230、科技大學、華南農業大學、南京理工大學、五邑大學等多家科研院校保持緊密的產學研合作;也牽頭承擔了“高檔數控機床滾動功能部件共性技術研發”等多個國家科技重大專項課題,在全國率先開發出了可以替代進口的 LG、LGS、LGR 系列滾動直線導軌副用鉗制器、阻尼器、自潤滑器等新產品,填補了國內技術空白。傾力打造全環節傾力打造全環節生態鏈生態鏈,即包含完整生產制造、,即包含完整生產制造、質量檢測、銷售服務的一體化能力質量檢測、銷售服務的一體化能力。公司自主研發了一系列滾動直線導軌副專用的檢測設備和試驗設備,具備了滾動直線導軌副全面的精度檢測、產品性能試驗的優良條件。截至目前,公司累計主持或參與制定了 22
231、項行業技術標準,擁有專利 35 項,其中國家發明專利 11 項。2022 年 5 月,凱特精機成功入選國家重點專精特新“小巨人”企業名單。圖圖69.69.凱特精機凱特精機導軌精度及摩擦力展示機導軌精度及摩擦力展示機 資料來源:凱特精機官網,安信證券研究中心 4.6.3.4.6.3.博特精工:國產滾動功能部件中堅博特精工:國產滾動功能部件中堅力量力量 公司發展公司發展歷史悠久歷史悠久,參與我國滾動功能部件標準起草。,參與我國滾動功能部件標準起草。公司歷史悠久,始建于 1966 年,前身是山東濟寧絲杠廠,致力于滾動功能部件的研究與生產,1985 年,公司研制并生產出滾珠絲杠副;2022 年,改制為
232、有限責任公司;2007 年,完成股份制改革,民營資本山東博特投資持股比例 27.23%,為第一大股東,國開發展基金投資支持,持股占比 13.01%;2016 年,公司負責起草行星滾珠絲杠行業規范。目前公司為我國滾動功能部件標準(滾珠絲杠副、直線導軌副)主要起草單位,國家高速主軸標準主要起草單位,國家滾珠絲杠副標準工作組組長單位。行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。52 圖圖70.70.博博特精特精工發展歷程工發展歷程 資料來源:博特精工官網,安信證券研究中心 公司經歷三代產品更迭,產品研發經驗豐富。公司經歷三代產品更迭,產品研發經驗豐富。博特
233、精工的產品經歷了三代更迭:從傳統梯形絲杠,到滾珠絲杠,再到今天的高速、高精度產品。在此發展過程中,公司整體研發水平和工藝水平都有了很大的提高,已經積累了自身獨特的技術和制造經驗。公司目前以滾動功能部件業務、主軸業務、智能制造業務為主營業務,產品主要用于數控機床、軍工裝備、核電裝備、航空航天、軌道交通、高端醫療、自動化裝備、冶金裝備、印刷包裝裝備、儀器儀表等行業。公司“博特”牌精密滾珠絲杠副、滾動直線導軌副、高速精密電主軸、精密機械主軸單元、精密數控雙坐標工作臺等系列產品躋身國內同行業一線品牌陣列并可替代進口同類產品,獲得“國家級火炬計劃重點新產品”“國家重點新產品”等榮譽。表表3131:博特精
234、工產博特精工產品矩陣品矩陣 業務板塊 主要產品 示意圖 主要應用領域 滾動功能部件業務 滾珠絲杠 摩擦阻力小,廣泛應用于各種工業設備和精密儀器。直線導軌 應用于各種測量儀器和印刷基板鉆孔機精密機器、光學測量設備、光學工作臺、操縱機構及數控電火花加工機床。主軸業務 電主軸系列 磨床、數控機床等 機械主軸單元系列 電子行業、輕工機械領域、金屬加工領域:適合用于切割、銑邊、雕刻、鉆孔、銑槽等。智能制造業務 精密 CNC 工作臺系列 測量、激光、涂膠、打孔、插件、數控機床等 資料來源:博特精工官網,安信證券研究中心 表表3232:博特精工代表性產品博特精工代表性產品 名稱 規格 精度 載重 應用領域
235、CM.CDM 系列滾珠絲杠副 公稱直徑20-160mm 精度等級:1、2、3、4、5、7、10 額 定 動 載 荷 最 高219621N,動載荷最高1216373N 工業設備、精密儀器 LZG-KL 型滾柱直線導軌副 單根最大長度 4000mm 軌道面采用精密磨削加工而成,軌道表面粗糙度可達 0.2um,軌道硬度 HRC58 以上,可維持較高的精度保持性。滾動直線導軌副采用四列圓弧軌道結構,接觸角為 45,可同時承受徑向、反徑向及橫向負載時,能力相當。重型機床、旋壓機、成型機及各類重型裝備 資料來源:博特精工官網,安信證券研究中心 行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司
236、,各項聲明請參見報告尾頁。53 公司注重公司注重產學研產學研結合,結合,實驗實驗測試測試能力突出能力突出。公司積極開展產學研合作開發項目,分別與清華大學、山東大學、華東科技大學、北京理工大學、北京科技大學、北京機床研究所等廣泛開展技術研究與合作,緊跟國內外行業先進技術發展潮流,在關鍵功能部件的研究、制造、檢測、實驗等方面形成了自己獨特優勢。銷售網絡銷售網絡鋪設全面,全球及全國廣泛布局。鋪設全面,全球及全國廣泛布局。公司產品覆蓋全球近 60 余個國家和地區,遍布歐洲、中東、美洲、大洋洲、東面亞等地,國內覆蓋主要包括東北部大區(東北區、津晉冀區、江浙福大區、江浙福小區、滬徽區)、西南部大區(山東西
237、部區、山東東部區、西北區、西南區、兩廣區、兩湖區)。圖圖71.71.博博特精特精工國際銷售網絡工國際銷售網絡 資料來源:博特精工官網,安信證券研究中心 5.5.投資建議投資建議 以滾珠絲杠為核心的滾動功能部件行業屬性較強。以滾珠絲杠為核心的滾動功能部件行業屬性較強。政策推動下國產替代已成趨勢,國家支持重大技術裝備國產化,其中核心零部件屬于關鍵一環;同時國產替代空間相對充分,我國滾動功能部件所涉及傳統產業應用如機床、自動化、專用設備、航空航天、醫藥等,市場規模至 2025 年有望增長至 462 億,2022-2025 年 CAGR 達 12.4%,新興產業如人形機器人又為滾珠絲杠需求進一步打開成
238、長空間。新玩家集中進場新玩家集中進場,把握國產替代窗口期,把握國產替代窗口期。響應政策號召已完成前期布局的公司正逐步邁入產能落地階段。一般而言,我們認為本身具備精密加工制造的基因的玩家有更機會突破滾珠絲杠產品研發、生產中的壁壘;其次高端設備的提前采購布局有利于公司加速工藝驗證、保證產品品質,打造先發優勢;最后充分的客戶資源有利于公司展開產品驗證與迭代升級,以加深產品護城河,上下游聯合推動國產替代加速。建議關注:建議關注:【恒立液壓恒立液壓】:高端液壓件國產替代領軍企業,重新瞄準滾珠絲杠市場國產化機遇,一期規劃總投資 15.3 億定位高端,布局起點高?!厩卮C床秦川機床】:工業母機產業國企改革典
239、型標的,機床+零部件上下游布局協同效應強,絲杠產品已率先在新能源汽車領域實現產業化?!矩愃固刎愃固亍浚浩?、機床產業精密零部件、工裝夾具制造商,高端進口設備進入交付、安裝階段,首臺套高端機床用滾動功能部件已下線,布局進度快?!竞愫愣_達】:金屬切削工具領先制造商,金屬材料與工藝積累深厚,直線導軌副產品已率先進入批量化階段,有望 2023 年貢獻收入增量?!窘K雷利江蘇雷利/鼎智科技鼎智科技】:微特電機及組件制造商強強聯合,子公司鼎智科技具備精密運動控制解決方案能力,和集成商三花智控緊密合作,積極參與布局特斯拉人形機器人產業鏈。行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各
240、項聲明請參見報告尾頁。54 表表3333:2 2023023-20252025 年重點公司盈利預測年重點公司盈利預測 公司名稱公司名稱 最新收最新收盤價盤價 營收(億元)營收(億元)凈利潤(億元)凈利潤(億元)PEPE 2022A2022A 2023E2023E 2024E2024E 2025E2025E 2022A2022A 2023E2023E 2024E2024E 2025E2025E 2022A2022A 2023E2023E 2024E2024E 2025E2025E 恒立液壓恒立液壓 64.16 81.97 95.70 115.90 138.30 23.43 26.40 33.30
241、 40.90 30.60 32.59 25.83 21.03 秦川機床秦川機床 16.34 41.01 50.98 61.38 71.20 2.75 3.42 4.55 5.77 30.78 43.03 32.27 25.47 貝斯特貝斯特 24.85 10.97 13.46 17.36 21.63 2.29 2.68 3.41 4.20 18.93 27.81 21.84 17.74 恒而達恒而達 38.21 4.83 6.56 9.57 11.48 0.95 1.36 1.94 2.27 31.91 33.72 23.64 20.20 江蘇雷利江蘇雷利 36.15 29.00 35.69
242、42.38 50.31 2.59 3.51 4.63 5.57 25.11 32.61 24.76 20.56 鼎智科技鼎智科技 135.00 3.18 4.22 5.60 7.36 1.01 1.33 1.76 2.32 139.61 48.74 36.88 27.94 資料來源:wind,安信證券研究中心(按 2023 年6 月27 日收盤價測算,恒立液壓按安信證券研究中心盈利預測,其他公司按 wind 一致預期。)6.6.風險提示風險提示 (1 1)宏觀經濟周期性波動的風險:宏觀經濟周期性波動的風險:滾動功能部件所涉及下游廣泛,是裝備制造業所需核心零部件之一,其需求與下游行業發展、宏觀經
243、濟形勢具有較強的相關性。若宏觀經濟發展勢頭不及預期,可能延緩裝備制造業整機需求,進而導致上游零部件市場規模增長不及預期。(2 2)新興應用產業化進度不及預期:)新興應用產業化進度不及預期:包括像工程機械電動化、人形機器人等新興應用場景,其產業化落地節奏存在一定不確定性。短期來看新興應用場景對滾動功能部件需求增長的驅動力有不及預期風險。(3 3)市場競爭加劇影響行業盈利水平:市場競爭加劇影響行業盈利水平:針對滾動功能部件國產替代,國產制造商集中布局或將導致行業競爭格局重塑,伴隨行業產能釋放競爭加劇,可能導致行業平均盈利水平下滑。(4 4)原材料)原材料價格波動風險:價格波動風險:滾動功能部件主要
244、原材料為鋼材,若鋼材市場價格發生大幅波動,而制造商不能通過合理安排采購來降低價格波動帶來的負面影響或及時調整產品銷售價格,可能對經營業績產生不利影響。(5 5)新產品產能釋放不及預期:新產品產能釋放不及預期:在滾動功能部件國產替代布局階段,產能釋放取決于相關設備的研制、交付。設備的自研或采購時可能受到質量問題、運輸物流、供應商產能受限等潛在因素影響,導致新建產能投放不及預期。(6 6)國產替代進度不及預期:)國產替代進度不及預期:下游客戶選擇滾動功能部件新供應商時,需經過產品送樣驗證過程,以確保產品質量符合實際需求,同時也需要考察新供應商批量化供應的能力。國產制造商送樣新產品后能否順利獲得批量
245、化訂單,在時間節奏上存在不確定性。(7 7)測算、假設不及預期:)測算、假設不及預期:文中涉及對機床、機器人、工程機械等細分應用領域的需求測算,基于部分假設,包括“模具行業應用的機床數量占比不變”、“工程機械電動缸中滾珠絲杠價值量占比 10-20%”、“采用人形機器人全球規模 60 億美元的中性預期”等,假設誤差或導致與實際市場表現出現差異。行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。55 行業行業評級體系評級體系 收益評級:領先大市 未來 6 個月的投資收益率領先滬深 300 指數 10%及以上;同步大市 未來 6 個月的投資收益率與滬深 300
246、指數的變動幅度相差-10%至 10%;落后大市 未來 6 個月的投資收益率落后滬深 300 指數 10%及以上;風險評級:A 正常風險,未來 6 個月的投資收益率的波動小于等于滬深 300 指數波動;B 較高風險,未來 6 個月的投資收益率的波動大于滬深 300 指數波動;分析師聲明分析師聲明 本報告署名分析師聲明,本人具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格,勤勉盡責、誠實守信。本人對本報告的內容和觀點負責,保證信息來源合法合規、研究方法專業審慎、研究觀點獨立公正、分析結論具有合理依據,特此聲明。本公司具備證券投資咨詢業務資格的說明本公司具備證券投資咨詢業務資格的說明 安信證券股份有限公
247、司(以下簡稱“本公司”)經中國證券監督管理委員會核準,取得證券投資咨詢業務許可。本公司及其投資咨詢人員可以為證券投資人或客戶提供證券投資分析、預測或者建議等直接或間接的有償咨詢服務。發布證券研究報告,是證券投資咨詢業務的一種基本形式,本公司可以對證券及證券相關產品的價值、市場走勢或者相關影響因素進行分析,形成證券估值、投資評級等投資分析意見,制作證券研究報告,并向本公司的客戶發布。行業專題行業專題/機械機械 本報告版權屬于安信證券股份有限公司,各項聲明請參見報告尾頁。56 免責聲明免責聲明 。本公司不會因為任何機構或個人接收到本報告而視其為本公司的當然客戶。本報告基于已公開的資料或信息撰寫,但
248、本公司不保證該等信息及資料的完整性、準確性。本報告所載的信息、資料、建議及推測僅反映本公司于本報告發布當日的判斷,本報告中的證券或投資標的價格、價值及投資帶來的收入可能會波動。在不同時期,本公司可能撰寫并發布與本報告所載資料、建議及推測不一致的報告。本公司不保證本報告所含信息及資料保持在最新狀態,本公司將隨時補充、更新和修訂有關信息及資料,但不保證及時公開發布。同時,本公司有權對本報告所含信息在不發出通知的情形下做出修改,投資者應當自行關注相應的更新或修改。任何有關本報告的摘要或節選都不代表本報告正式完整的觀點,一切須以本公司向客戶發布的本報告完整版本為準,如有需要,客戶可以向本公司投資顧問進
249、一步咨詢。在法律許可的情況下,本公司及所屬關聯機構可能會持有報告中提到的公司所發行的證券或期權并進行證券或期權交易,也可能為這些公司提供或者爭取提供投資銀行、財務顧問或者金融產品等相關服務,提請客戶充分注意??蛻舨粦獙⒈緢蟾鏋樽鞒銎渫顿Y決策的惟一參考因素,亦不應認為本報告可以取代客戶自身的投資判斷與決策。在任何情況下,本報告中的信息或所表述的意見均不構成對任何人的投資建議,無論是否已經明示或暗示,本報告不能作為道義的、責任的和法律的依據或者憑證。在任何情況下,本公司亦不對任何人因使用本報告中的任何內容所引致的任何損失負任何責任。本報告版權僅為本公司所有,未經事先書面許可,任何機構和個人不得以任
250、何形式翻版、復制、發表、轉發或引用本報告的任何部分。如征得本公司同意進行引用、刊發的,需在允許的范圍內使用,并注明出處為“安信證券股份有限公司研究中心”,且不得對本報告進行任何有悖原意的引用、刪節和修改。本報告的估值結果和分析結論是基于所預定的假設,并采用適當的估值方法和模型得出的,由于假設、估值方法和模型均存在一定的局限性,估值結果和分析結論也存在局限性,請謹慎使用。安信證券股份有限公司對本聲明條款具有惟一修改權和最終解釋權。安信證券研究中心安信證券研究中心 深圳市深圳市 地地 址:址:深圳市福田區福田街道福華一路深圳市福田區福田街道福華一路 1919 號安信金融大廈號安信金融大廈 3333 樓樓 郵郵 編:編:518026518026 上海市上海市 地地 址:址:上海市虹口區東大名路上海市虹口區東大名路 638638 號國投大廈號國投大廈 3 3 層層 郵郵 編:編:200080200080 北京市北京市 地地 址:址:北京市西城區阜成門北大街北京市西城區阜成門北大街 2 2 號樓國投金融大廈號樓國投金融大廈 1515 層層 郵郵 編:編:100034100034