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1、2023 年深度行業分析研究報告 3 正文正文目錄目錄 一、絲杠導軌是什么?.7 1、絲杠的作用是將旋轉運動轉化為直線運動.7 2、導軌的作用是支承運動構件并使其按規定方向運動.10 3、絲杠導軌的精度分類.10 二、行業特點:空間大、下游多、國產化率低.12 1、全球滾動部件市場規模約千億,國內超 300 億.12 2、應用廣泛,機床是最主要下游且要求高.12 3、競爭格局:外資主導,國產化率低.15 三、絲杠導軌為何難以實現國產化?.17 1、國產產品的精度保持性、生產穩定性弱于進口.17 2、造成差距的原因是什么?.19(1)原材料:國產軸承鋼整體性能偏低,影響絲杠壽命和可靠性.19(2
2、)加工工藝:高精度絲杠的磨削工藝 knowhow 多,壁壘高.21(3)核心設備:高端螺紋磨床依賴進口,價格昂貴.24 四、人形機器人和新能源汽車產業機遇有望加速絲杠導軌的國產化到來.25 1、機器人與自動化:人形機器人提出新需求.26 2、新能源汽車:潛在空間廣闊,有望率先實現國產化.29 五、主要上市公司.36 1、恒立液壓.36 2、貝斯特(汽車覆蓋).37 3、秦川機床(漢江機床).38 4、鼎智科技(汽車覆蓋).40 圖表圖表目錄目錄 圖 1:絲杠導軌用于數控機床 XY 軸工作臺.7 圖 2:絲杠導軌用于電路板檢查裝置.7 圖 3:滾珠絲杠內部結構.8 圖 4:滾珠絲杠副零部件構成.
3、8 4 圖 5:內循環滾珠絲杠副實物圖.9 圖 6:內循環滾珠絲杠結構.9 圖 7:2019-2026E 全球滾珠絲杠市場規模及增速.12 圖 8:2021-2025E 我國滾動功能部件市場空間.12 圖 9:預計 2025 年滾動功能部件各領域市場規模占比.13 圖 10:絲杠及導軌用于數控數床進給系統.13 圖 11:大型機床中絲杠導軌約占零部件成本 5%.14 圖 12:小型機床中絲杠導軌約占零部件成本 9%.14 圖 13:機床絲杠導軌對應機床市場空間在百億元上下波動.14 圖 14:上銀絲杠導軌的營收占比為 86%.15 圖 15:上銀營收與機床行業景氣度較為一致.15 圖 16:全
4、球滾珠絲杠 CR5 約為 44%.16 圖 17:全球線軌 CR3 約為 76%.16 圖 18:日本滾珠絲杠銷售均價呈現下降趨勢.17 圖 19:硬銑螺紋技術顯著縮短滾珠絲杠加工周期.22 圖 20:滾珠絲杠螺距誤差來源.23 圖 21:絲杠導軌國產化機遇.26 圖 22:絲杠導軌線性模組結構圖.27 圖 23:絲杠導軌線性模組結構圖.27 圖 24:全球工業機器人安裝量及增速.27 圖 25:2021 年中國工業機器人安裝量超其他國家總和.27 圖 26:滾柱絲杠主要應用于機器人 Optimus 的線性關節.28 圖 27:特斯拉人形機器人線性執行器采用行星滾柱絲杠.28 圖 28:202
5、2 年我國滾柱絲杠市場競爭格局.29 圖 29:新能源汽車用滾珠絲杠總覽.29 圖 30:汽車轉向系統發展過程.30 圖 31:EPS 在中國乘用車轉向系統中滲透率逐年提升.30 圖 32:滾珠絲杠用于 R-EPS 轉向系統.31 圖 33:R-EPS 中皮帶及滾柱絲杠傳動透視圖.31 圖 34:2013-2019 年我國電動助力轉向細分市場規模.32 圖 35:汽車制動系統發展.33 圖 36:傳統制動系統結構.33 5 圖 37:EHB 省去真空助力系統.33 圖 38:日立 E-ACT 采用滾珠絲杠傳動.34 圖 39:博世第二代 iBooster.34 圖 40:機械式制動結構.35
6、圖 41:EPB 制動鉗總成原理示意圖.35 圖 42:恒立液壓 2022 年營業收入構成.36 圖 43:恒立液壓營業收入與凈利潤及其同比.36 圖 44:恒立液壓毛利率與凈利率.36 圖 45:電動缸結構圖.37 圖 46:貝斯特 2022 年營業收入構成.37 圖 47:貝斯特營業收入和歸母凈利潤及同比.37 圖 48:貝斯特主要產品毛利率情況.38 圖 49:宇華精機滾動功能部件核心產品及應用領域.38 圖 50:公司各類滾珠絲杠副產品實物.38 圖 51:秦川機床 2022 年營業收入結構.39 圖 52:秦川機床營業收入與凈利潤及其同比.39 圖 53:秦川機床毛利率與凈利率.39
7、 圖 54:鼎智科技線性執行器營收占比穩定在 60%以上.40 圖 55:鼎智科技營業收入與歸母凈利潤及同比.40 圖 56:鼎智科技毛利率與凈利率情況.40 圖 57:機械行業歷史 PEBand.41 圖 58:機械行業歷史 PBBand.41 表 1:滾珠絲杠、滑動絲杠及行星滾柱絲杠性能比較.8 表 2:不同類型外循環滾珠絲杠.9 表 3:滑動導軌、滾動導軌和液體靜壓導軌區別.10 表 4:不同類型的數控機床精度等級.11 表 5:不同用途的專業裝備的精度等級.11 表 6:不同應用導軌精度分類.11 表 7:國際主要絲杠導軌企業.15 表 8:國內主要絲杠導軌企業.17 表 9:絲杠常見
8、性能指標.18 6 表 10:導軌性能及影響因素.18 表 11:中外導軌性能對比.19 表 12:滾珠絲杠具備特性及對原材料的要求.19 表 13:滾珠絲杠常用原材料對比.20 表 14:滾珠絲杠常用材料和熱處理工藝.20 表 15:國產軸承鋼性能相較于國外先進企業偏低.21 表 16:磨削滾珠絲杠加工周期長、成本高.21 表 17:軋制滾珠絲杠加工工藝流程時間短.22 表 18:滾珠絲杠粗加工工藝對比.22 表 19:海外主要數控磨床生產企業.24 表 20:國內外螺紋磨床產品性能對比.24 表 21:標準行星滾柱絲杠和倒置行星滾柱絲杠比較.28 表 22:四種典型電動助力轉向類型對比.3
9、1 表 23:R-EPS 可承擔較大力矩和負荷,常用于中大型汽車.32 表 24:主要汽車制造商的典型 EHB 結構方案.34 表 25:典型 EMB 結構方案.35 表 26:秦川機床新能源汽車領域滾動功能部件研發與產業化建設項目銷售收入預測39 7 一、一、絲杠導軌是什么?絲杠導軌是什么?絲杠導軌絲杠導軌是高精密的直線傳動產品是高精密的直線傳動產品。絲杠和導軌可配合組成一套直線運動系統;其中絲杠負責定位,并將旋轉運動轉換為直線運動,驅動導軌運動;導軌負責將部件傳輸至目標位置。在機床中,一般是 2 套直線導軌副及 1 套滾珠絲杠副組成一個方向的直線運動系統;以 X 軸為例,工作臺、絲杠螺母和
10、滑塊三者相互連接,實現對工作臺高頻度、高精度的定位。圖圖 1:絲杠導軌用于數控機床絲杠導軌用于數控機床 XY 軸工作臺軸工作臺 圖圖 2:絲杠導軌用于電路板檢查裝置絲杠導軌用于電路板檢查裝置 資料來源:仕瑞達、招商證券 資料來源:仕瑞達、招商證券 1、絲杠絲杠的作用的作用是將旋轉運動轉化為直線運動是將旋轉運動轉化為直線運動 絲杠將旋轉運動轉化為直線運動。絲杠將旋轉運動轉化為直線運動。按照絲杠的摩擦特性,可分為梯形絲杠、滾珠絲杠、行星滾柱絲杠。(1)梯形絲杠:梯形絲杠:也稱滑動絲杠,牙型多為梯形,螺母和絲杠軸直接接觸,運動時產生滑動摩擦力。(2)滾珠絲杠:滾珠絲杠:在絲杠與螺母旋之間放置適量滾珠
11、作為中間傳動體,運動時產生滾動摩擦力。(3)行星滾柱絲杠:行星滾柱絲杠:在主螺紋絲杠的周圍,按行星式布置 6-12 個螺紋滾柱,基本結構與滾珠絲杠相似,區別在于載荷傳遞元件為螺紋滾柱,而非滾珠。滾柱和絲杠之間是線接觸,接觸面大大增加,因此具有高剛性、高承載能力,比同規格滾珠絲杠副高出 3 倍以上(最高超過 10 倍)。滾珠絲杠因傳動效率高、壽命長,是目前主流的絲杠產品。滾珠絲杠因傳動效率高、壽命長,是目前主流的絲杠產品。梯形絲杠的摩擦阻力大,傳動效率一般低于 40%,磨損快、使用壽命短,不能滿足現代機械傳動在高速度、高效率、高精度等方面的要求。滾珠絲杠磨損小,傳動效率能達到 90%以上,使用壽
12、命更長,是主流的絲杠產品。行星滾柱絲杠雖然性能高,但制造難度大、成本高,目前商業化應用較少,主要用于重載和高可靠性要求的場合,如航空母艦、核潛艇、核電站、重型軍事裝備、冶金設備及重型數控機床等。8 表表 1:滾珠絲杠、滑動絲杠及行星滾柱絲杠性能比較:滾珠絲杠、滑動絲杠及行星滾柱絲杠性能比較 性能指標性能指標 滑動絲杠滑動絲杠 滾珠絲杠滾珠絲杠 行星滾柱絲杠行星滾柱絲杠 示意圖示意圖 摩擦性質摩擦性質 滑動摩擦 滾動摩擦 滾動摩擦 傳動效率傳動效率 40%以下 90%以上 80%90%使用壽命使用壽命 低 較長 極長 傳動精度傳動精度 低 高 高 速度速度 較慢 快 很快 承載力承載力-高 極高
13、 成本成本 較低 高 很高 資料來源:行星滾柱絲杠承載與摩擦特性研究、AMT 論壇、招商證券 滾珠絲杠副主要由絲杠軸、螺母和滾珠組成。滾珠絲杠副主要由絲杠軸、螺母和滾珠組成。絲杠軸是有螺紋滾道的圓柱軸;螺母由螺母體、滾珠循環裝置等部件構成,其中滾珠循環裝置是一條或多條連續的封閉通道,作用是實現滾珠的循環。滾珠包括承受載荷的負荷滾珠和不承受載荷的間隔滾珠,間隔滾珠主要起間隔作用,直徑比負荷滾珠小。圖圖 3:滾珠絲杠內部結構:滾珠絲杠內部結構 圖圖 4:滾:滾珠絲杠副零部件構成珠絲杠副零部件構成 資料來源:THK 官網、招商證券 資料來源:數控機床功能部件優化設計選型應用手冊滾珠絲杠副分冊、招商證
14、券 滾珠絲杠按滾珠的循環方式,可分為外循環式和內循環式。滾珠絲杠按滾珠的循環方式,可分為外循環式和內循環式。(1)內循環式:滾珠在循環過程中始終不脫離絲杠表面。)內循環式:滾珠在循環過程中始終不脫離絲杠表面。內循環式結構設計簡單,螺母外徑小,可進行微型設計。其優勢在于滾珠運行阻力相對較小,靈敏度優異;摩擦損失少,傳動效率較高;滾珠回程較短,剛度較好,運轉精度較高。因此適用于中小導程、中低速度場合,如因此適用于中小導程、中低速度場合,如 3D 打印機、中小型醫療掃描儀等。打印機、中小型醫療掃描儀等。但內循環式返向器回珠槽為空間曲面,呈 S 形,加工較困難,對滾珠絲杠副的公稱直徑、絲杠外徑、螺紋滾
15、道等加工要求較高。9 圖圖5:內循環滾珠絲杠副實物圖:內循環滾珠絲杠副實物圖 圖圖6:內循環滾珠絲杠結構:內循環滾珠絲杠結構 資料來源:機工機床世界、招商證券 資料來源:機工機床世界、招商證券(2)外循環式:滾珠在循環返回時離開了絲杠螺旋滾道而在螺母體內或體外循)外循環式:滾珠在循環返回時離開了絲杠螺旋滾道而在螺母體內或體外循環。環。外循環式滾珠絲杠副尺寸較大,適用于載荷較大的場合,如大型重載機床。適用于載荷較大的場合,如大型重載機床。外循環滾珠副按其在滾珠返回裝置構造的不同,可分為套筒-螺旋槽式、插管式和端面/端蓋式三種:套筒套筒-螺旋槽式:螺旋槽式:結構簡單,軸向排列緊湊,節約空間;有效負
16、載滾珠多,承載能力較高;但徑向尺寸較大,擋珠器的弧形桿剛度較差,特別是舌形部分易于磨損,壽命較短。插管式:插管式:結構簡單,工作可靠,工藝性好;公稱直徑與導程組合較多,適用性廣,既可于重載高速的驅動系統,也可用于精密定位系統,正在取代套筒-螺旋槽式。端面端面/端蓋式:端蓋式:螺母徑向、軸向尺寸??;低噪聲;具有高承載、高可靠性,但滾珠循環部分加工復雜。端面式結構適用于低承載且速度、精度較高的場景,或高承載且速度、精度較低的場景;端蓋式結構適用于多線、高承載、低轉速、低精度傳動的場景。表表 2:不同類型外循環滾珠絲杠:不同類型外循環滾珠絲杠 類類型型 套筒套筒-螺旋槽式螺旋槽式 插管式插管式 端面
17、端面/端蓋式端蓋式 端面式 端蓋式 示示意意圖圖 特特征征 結構簡單,節約空間;承載能力較高;擋珠器的弧形桿剛度較差,壽命較短剛度較差,壽命較短。結構簡單,工作可靠、適于批量生產;適用性極廣適用性極廣。均可適用于重載高速重載高速的驅動系統、精密定位系統精密定位系統。低噪聲;具有高承載、高可靠性高承載、高可靠性,且加工復雜。端端面式面式適用于低承載且速度、精度較高低承載且速度、精度較高的場合,或高高承載且速度、精度較低承載且速度、精度較低的場合;端蓋式端蓋式適用于多線、多線、高承載、低轉速、低精度傳動行高承載、低轉速、低精度傳動行業的應用場合。資料來源:機工機床世界、招商證券 10 2、導軌導軌
18、的作用是的作用是支承運動構件并使其按規定方向運動支承運動構件并使其按規定方向運動 導軌是導軌是支撐被加工零件,支撐被加工零件,并使其按規定方向運動的并使其按規定方向運動的部件部件。導軌的導向誤差會直接影響運動軌跡,最終導致工件產生加工誤差。導軌的基本結構是靜導軌(導軌)和動導軌(滑塊),導軌的基本結構是靜導軌(導軌)和動導軌(滑塊),導軌起支撐作用,滑塊連接運動件,沿導軌作直線運動。根據導軌和滑塊的接觸結構,可分為滑動導軌、滾動導軌和液體靜壓導軌。(1)滑動導軌滑動導軌,又稱硬軌,是指工作面之間通過滑動摩擦運動的導軌;具有結構簡單、剛度好,承載能力強、抗震性強、易維修等優點,缺點是摩擦系數較大
19、;適用于低精度重切削;(2)滾動導軌滾動導軌,又稱線軌,是指在工作面之間安裝滾動體(滾珠、滾柱和滾針)的導軌;具有摩擦系數小、響應速度快、運行速度高等優點,缺點是剛度、穩定性和抗震性不及滑動導軌,承載小,維修性差;適用于高精度、高速輕加工;(3)液體靜壓導軌液體靜壓導軌是指在工作面之間通入壓力油,使運動件浮起,油壓能隨著外加負載的變化而自動調節,以保證工作面間始終處于純液體的摩擦狀態,同時采用直線電機驅動,光柵尺為位置反饋系統,形成系統的全閉環控制;摩擦系數極小,但是結構復雜,制造成本高,實際應用較少。表表 3:滑動導軌、滾動導軌和液體靜壓導軌區別滑動導軌、滾動導軌和液體靜壓導軌區別 滑動導軌
20、滑動導軌 滾動導軌滾動導軌 液體靜壓導軌液體靜壓導軌 結構圖 結構 導軌、滑塊 導軌、滑塊、鋼球、端蓋、保持器、防塵片 導軌、滑塊、光柵尺、電機 摩擦性質 滑動摩擦 滾動摩擦 液體摩擦 載荷 大 小 大 剛度 高 低 低 摩擦系數 大 小 小 速度 慢 快 快 精度 低 高 高 適用場景 低精度重切削 高精度、高速輕加工 大型、重型數控機床 資料來源:數控機床導軌特點與選擇、招商證券整理 3、絲杠導軌的絲杠導軌的精度分類精度分類 絲杠:國家標準絲杠:國家標準(GB/T 17587-2017)將滾珠絲杠副精度分為八個等級,即將滾珠絲杠副精度分為八個等級,即 P0、P1、P2、P3、P4、P5、P
21、7、P10 級。級。其中 P0 級精度最高,往后精度逐級遞減。日本、韓國及中國臺灣省采用 JIS 等級,分為 C0-C10 八個等級,相同數字的 JIS精度標準略高于國標,即 C1 的要求略高于 P1,但差距不大。一般而言,精度高于 P5 的絲杠有定位+傳送功能,主要用于高精度數控機床、半導體設備、航空 11 航天等領域;精度為 T7、T10 的絲杠只有傳送功能,主要用于普通機械、木工機械、工業機器人等領域。表表 4:不同類型的數控機床精度等級不同類型的數控機床精度等級 用途 NC 機床 車床 銑鏜床 加工中心 鉆床 坐標鏜床 磨床 電火花加工機 線切割機 沖床 微光加工機械 木工機械 軸 X
22、 Z XY Z XY Z XY Z XY Z XY Z XY Z XY Z XY Z XY XY Z 精度等級 P1 P2 P3 P4 P5 T7 T10 資料來源:各公司官網、招商證券 表表 5:不同用途的專業裝備的精度等級不同用途的專業裝備的精度等級 用途 通用機械 半導體/印刷板制造設備 工業機器人 冶金設備機械 電動注塑機 三維測量儀 橡膠機械 圖像處理設備 曝光設備 化學處理設備 引線焊接機 探測器 電子零件插件機 印刷版開孔機 正交坐標型 垂直多關節型 圓筒坐標型 專用機械 組裝 其他 組裝 其他 精度等級 P1 P2 P3 P4 P5 T7 T10 資料來源:各公司官網、招商證券
23、 導軌:導軌:精度分為普通級精度分為普通級(無標記無標記)、高級、高級(H)、精密級、精密級(P)、超精密級、超精密級(SP)以及超超以及超超精密級精密級(UP)。H 級以下的導軌主要用于木工機械、成型機床、工業機器人、搬運系統、部分醫療器械等領域,P 級以上的主要用于高精密數控機床(加工中心、車床、銑床等)、精密測量儀器、半導體設備等領域。表表 6:不同應用導軌精度分類不同應用導軌精度分類 機械類型 精度等級 普通 H P SP UP 機床 加工中心 車床 銑床 鉆探機 鏜床 磨床 放電加工機 沖切機 鐳射機 木工機 NC 鉆床 攻牙中心 集裝箱交換機 ATC 線切割機械 精整加工用機械 1
24、2 工業用機器人 直交坐標 柱面坐標 半導體制造裝置 引線焊接機 探測器 電子元件插入物 印刷基板鉆孔機 其他裝置 射出成型機 三次元測量設備 辦公室裝置 搬送系統 XY 工作臺 涂裝機 焊接機 醫療機器 數位轉換器 檢查裝置 資料來源:THK 官網、招商證券 二、二、行業特點:行業特點:空間空間大大、下游多、國產化率低、下游多、國產化率低 1、全球滾動部件市場規模約千億,國內全球滾動部件市場規模約千億,國內超超 300 億億 根據根據 Value Market Research 數據,數據,2019 年全球滾動部件的市場規模為年全球滾動部件的市場規模為 195.48億美元(折合人民幣約億美元
25、(折合人民幣約 1300 億元)億元),預計 2026 年將達到 296.61 億美元,期間年均復合增長率約為 6.14%。其中,亞太地區是主要市場,約占 44%,預計 2026年占比將增長至 47%,亞太地區市場份額的快速增長主要源于中國等國家發展航空航天、機器人、自動化等高端制造業。根據金屬加工雜志社,根據金屬加工雜志社,2022 年我國滾年我國滾動功能部件市場空間約為動功能部件市場空間約為 330 億元億元,預計 2025 年將達到 462 億元,2021-2025年 CAGR 達到 12%。圖圖 7:2019-2026E 全球滾珠絲杠市場規模及增速全球滾珠絲杠市場規模及增速 圖圖 8:
26、2021-2025E 我國滾動功能部件市場空間我國滾動功能部件市場空間 資料來源:Value Market Research、招商證券 資料來源:金屬加工、招商證券 2、應用廣泛,應用廣泛,機床機床是最主要下游且是最主要下游且要求要求高高 絲杠導軌下游應用廣泛,絲杠導軌下游應用廣泛,機床是最主要的下游。機床是最主要的下游。絲杠和導軌作為高精度的傳動部件,大量應用在數控機床、半導體制造裝置、醫療器械、工業機器人、自動化設備、3C 設備、汽車等領域,其中機床是最主要的應用領域,根據金屬加工雜志社的數據,預計 2025 年機床在滾動功能部件的應用占比為 24%。29033038042046214%1
27、5%11%10%0%2%4%6%8%10%12%14%16%010020030040050020212022E2023E2024E2025E我國滾動功能部件市場空間(億元)增速(%)13 圖圖 9:預計預計 2025 年滾動功能部件各領域市場規模占比年滾動功能部件各領域市場規模占比 資料來源:金屬加工、招商證券 絲杠導軌是機床絲杠導軌是機床傳動傳動系統系統的的重要部件重要部件,絲杠絲杠精度要求精度要求一般一般在在 P5 級以上級以上,導軌精,導軌精度要求一般在度要求一般在 P 級級(精密級)(精密級)以上以上。絲杠和導軌的性能指標直接決定機床傳動系統的定位精度、行走直線度、工作臺面剛度以及承載
28、能力等性能,進而決定機床整機的性能。機床是系統性產品,單個核心零部件的精度往往大于整機的精度,因此機床對絲杠導軌的要求較高,其中絲杠精度要求一般在 P5 級以上,導軌精度要求一般在 P 級(精密級)以上。圖圖 10:絲杠及導軌用于數控數床進給系統絲杠及導軌用于數控數床進給系統 資料來源:機床商務網、招商證券 機床機床領域的領域的市場市場需求量需求量約百億元。約百億元。根據國盛智科招股說明書問詢函回復文件,大型機床中絲杠導軌成本占比約為 5%,小型機床則約占總成本的 9%。我們假設整體上絲杠導軌的成本占比為 8%,機床整機毛利率為 25%,則絲杠導軌的市場空間=機床整機市場空間*(1-25%)*
29、8%。由此,我們測算出絲杠導軌的年市場空間在 100 億元上下波動。導軌 絲杠 14 圖圖 11:大型機床中絲杠導軌約占零部件成本:大型機床中絲杠導軌約占零部件成本 5%圖圖 12:小型機床中絲杠導軌約占零部件成本:小型機床中絲杠導軌約占零部件成本 9%資料來源:國盛智科 IPO 問詢函、招商證券測算 資料來源:國盛智科 IPO 問詢函、招商證券測算 圖圖 13:機床絲杠導軌對應機床市場空間在百億元上下波動:機床絲杠導軌對應機床市場空間在百億元上下波動 資料來源:中國機床工業協會、招商證券測算 絲杠導軌絲杠導軌產生產生磨損,存在一定的更新需求磨損,存在一定的更新需求,但并非需求的主導因素但并非
30、需求的主導因素。一般而言,為保證機床無故障運行時間達到 2000h 以上,絲杠導軌的壽命要求在 20000h 以上。但在數控機床的使用過程中,由于操作不當、保養不當及運行磨損,絲杠導軌可能會出現加工精度異常,需要進行更換。因此絲杠導軌的更換頻率與工作用量和保養程度相關,若保養得好,也可能在機床的整個使用壽命中都不需要更換。因此更新并非必選項,絲杠導軌的需求更多受機床周期影響,上銀的營收變化趨勢也體現了絲杠導軌景氣度與機床行業景氣度基本一致。15 圖圖 14:上銀絲杠導軌的營收占比為上銀絲杠導軌的營收占比為 86%圖圖 15:上銀營收與機床行業景氣度較為一致上銀營收與機床行業景氣度較為一致 資料
31、來源:上銀官網、招商證券 資料來源:上銀官網、JMTBA、招商證券 3、競爭格局:外資主導,國產化率低競爭格局:外資主導,國產化率低 海外龍頭企業發展歷史悠久,技術積累深厚。海外龍頭企業發展歷史悠久,技術積累深厚。滾珠絲杠傳動裝置誕生于 1874 年,但直到 1940 年才開始被廣泛應用于工業領域。歐美企業具有先發優勢,且擁有軸承、液壓件、高精密磨床等產業優勢,技術領先,屬于第一梯隊。20 紀 80 年代開始,日本 THK、NSK、IKO 等公司伴隨著日本的機床、半導體、汽車制造業等行業成長起來,成為主要生產廠家,屬于第二梯隊。20 世紀 90 年代后期,中國臺灣的 HIWIN、ABBA、AM
32、T、PMI 公司及韓國的 SBC 也嶄露頭角,作為后發者,產品突破后主打性價比,抓住了中國制造的發展機遇,在中國市場享有較高的市場份額,屬于第三梯隊。表表 7:國際主要絲杠導軌企業國際主要絲杠導軌企業 企業企業 國家國家/地區地區 成立成立時間時間 主要產品主要產品/業務業務 傳動業務發展歷程傳動業務發展歷程 22 年營收年營收(億元)(億元)舍弗勒 德國 1883 發動機、變速器和底盤用高精度部件和系統;滾動軸承、滑動軸承等 軸承起家,旗下擁有 INA(導軌)、Rollvis(絲杠)、GSA(絲杠)、Ewellix(絲杠)等品牌,具備行星滾柱絲杠的量產能力。1995 年進入中國市場。1169
33、 斯凱孚SKF 瑞典 1907 滾動軸承、滑動軸承、超精密軸承、磁浮軸承和系統、工業密封件、測試和測量設備、動力傳動解決方案 1999 年與意大利磨削滾珠絲杠制造商 Gamfior 建立合作伙伴關系。2001 年收購意大利領先的高精度電主軸和滾珠絲杠制造商 Gamfior SpA。2002 年收購美國磨削滾珠絲杠制造商 The Twentieth Century Machine Co.658.53 博世力士樂Bosch Rexroth 德國 1795 工業液壓、電子傳動與控制、齒輪、線性傳動產品、模壓成型和鑄造產品、移動機器人組件 20 世紀 50 年代進入液壓市場。1965-1995 年增加
34、了電氣驅動與控制、軸向柱塞泵和馬達、線性傳動和裝配技術產品。2001-2016 年力士樂與博世自動化技術公司合并,成為驅動與控制解決方案的全球領導者。519.60 Thom-son 美國 1936 滾珠絲杠、電動推桿、直線步進電機、滾珠花鍵、直線模組、導軌、直線軸承、升降柱 1936 年開發了用于旋轉滾珠式轉向系統的首款滾珠絲杠,1945 年發明了直線滾珠襯套軸承。1955 年推出了第一種再循環滾珠絲杠。1982 年推出了 Electrak 系列電動推桿。2023年與 Regal Rexnord 合并。-64%21%7%8%線性滑軌滾珠絲杠工業機器人其他05101520253005010015
35、0200250300350400450Jan-14Jul-14Jan-15Jul-15Jan-16Jul-16Jan-17Jul-17Jan-18Jul-18Jan-19Jul-19Jan-20Jul-20Jan-21Jul-21Jan-22Jul-22Jan-23日本出口中國的機床訂單額(百萬日元)上銀營收(億新臺幣)16 THK 日本 1971 滾動導軌、滾珠絲杠、滾珠花鍵、智能組合單元、軸承等 1972 年成為世界上第一家開發滾動接觸直線運動方法的公司;1977 年設立第一家正式的導軌生產工廠;1996 年開發“球籠式 LM 導軌”,顯著提高性能。2003 年 THK 上海有限公司成立。
36、206.13 NSK 日本 1916 工業:軸承、滾珠絲杠、精密機械及零部件;汽車:軸承、轉向系統、自動變速箱產品 1958 年量產滾珠絲杠及滾珠絲杠式手動轉向系統;1959 年生產機床用精密滾珠絲杠;1979 年全球首創半導體制造設備用高精度 XY 工作臺;1987 年發展第三代輪轂單元軸承;2003 年 NSK(中國)投資有限公司成立。434.87 上銀Hiwin 中國臺灣 1989 滾珠絲杠、滾珠花鍵、直線導軌、單軸及多軸機器人、軸承、末端效應器、諧波減速器、回轉工作臺 1993年并購德國滾珠螺桿廠Holzer公司,成立德國子公司。21 世紀初進入中國市場。2017 年發展抗扭矩具覆蓋帶
37、線性滑軌 CG 系列。2018 年發展微型滾珠螺桿 Super Z 系列,首創智能型滾珠絲杠 i4.0BS。66.95 銀泰PMI 中國臺灣 1990 滾珠絲杠、精密螺桿花鍵、線性滑軌、滾珠花鍵及制動器 1991 年第一根滾珠絲杠成品開發完成。2003 年正式成為國際線性傳動元件專業制造廠。2008 年完成主導性新產品計劃專案“高剛性軸向負載導螺桿”,并開始量產。-TBI MOTION 中國臺灣 1986 線性滑軌、滾珠絲杠、滾珠花鍵、單軸機器人、配件 是臺灣第一家精密轉造級滾珠螺桿廠,1988 年成立臺中豐原廠,專業生產精密研磨級滾珠螺桿。2014 年旋轉式滾珠螺桿花鍵新產品系列上市。7.8
38、1 資料來源:各公司官網、招商證券整理 全球市場集中度高。全球市場集中度高。根據 QYR 調研數據,目前全球滾珠絲杠市場主要生產商有NSK、THK、SKF、Hiwin、PMI 和 TBI MOTION 等,CR5 約 44%。全球線軌的核心廠商包括 THK、Hiwin 和 NSK 等,前三大廠商占據了全球約 76%的份額。絲杠導軌行業由于產品制造工藝復雜,高端設備投入大,相關技術壁壘高等原因,進入門檻高,且后發者追趕難度大,行業集中度高。圖圖 16:全球滾珠絲杠:全球滾珠絲杠 CR5 約為約為 44%圖圖 17:全球線軌:全球線軌 CR3 約為約為 76%資料來源:QYR、招商證券 資料來源:
39、QYR、招商證券 從產品性能來說,從產品性能來說,歐系代表高端,一般用于重載的、大型的應用場景,價格高;日系代表中高端,具有精度高、性能好、價格低于歐系產品等特點,與歐系產品形成差異化競爭;臺系代表中低端,主打性價比,交貨周期最短,價格低于日系產品,主要與日系產品正面競爭。根據 JMAA,2004-2022 年,日本滾珠絲杠銷售單價持續下降,體現臺系產品憑借性價比,迅速搶占日系的市場份額,目前國內日系和臺系產品占據大部分市場份額。44%56%CR5其他76%24%CR3其他 17 圖圖 18:日本滾珠絲杠銷售均價呈現下降趨勢日本滾珠絲杠銷售均價呈現下降趨勢 資料來源:JMAA、招商證券 大陸的
40、絲杠導軌企業數量較少,積累時間短,單個企業體量較小。大陸的絲杠導軌企業數量較少,積累時間短,單個企業體量較小。經過幾十年的發展,目前規模相對大的公司是南京工藝、漢江機床、博特精工、凱特精機等,我們預計 22 年四家公司合計營收約 10 億元,國產化率低。表表 8:國內主要絲杠導軌企業國內主要絲杠導軌企業 企業企業 成立成立時間時間 主要產品主要產品/業務業務 發展歷程發展歷程 漢江機床 1969 數控螺紋磨床系列、數控蝸桿磨床、絲杠銑床、其他類型磨床、滾珠絲杠副和直線導軌副 1977 年開始制造 S743220 絲杠磨床。2007 年順利立完成大規格整體磨制滾珠絲杠副的研制生產,填補了國內整體
41、磨制長絲杠的空白。自 2009 年以來,公司承擔 6 項、參與 19 項“數控機床與基礎制造裝備”國家科技重大專項課題。南京工藝 1952 滾動導軌副、滾珠絲杠副、滾動花鍵副、行星滾珠絲杠副和數控精密工作臺 1965 年在國內率先研發制造滾珠絲杠副,1987 年開始研發直線滾動導軌副、滾動花鍵副。2002 年后公司加速工藝革命,引進德國螺紋硬體旋銑技術,實現以銑代磨高效加工。凱特精機 1993 直線模組、直線導軌、鉗制器、滾珠絲杠 1995 年開發首款 LG 型類雙圓弧滾動直線導軌副。20062010 年期間,相繼完成 LGS 滾珠直線導軌副、LGR 滾柱直線導軌副、直線模組、滾動直線導軌副用
42、鉗制器與阻尼器的開發與量產。2021年,首款滾珠絲杠副完成開發。博特精工 1966 精密滾珠絲杠副、精密滾動直線導軌副、高速精密電主軸、精密機械主軸單元、X-Y 精密雙坐標工作臺、精密主軸 1966 年,前身“濟寧絲杠廠”成立。1971 年,自制旋風銑頭,銑削絲杠試驗成功。1985 年,成功研制生產出滾珠絲杠副。1997 年,滾動直線導軌產品通過鑒定,投入批量生產。資料來源:各公司官網、招商證券整理 三、三、絲杠導軌絲杠導軌為何為何難以難以實現國產化實現國產化?1、國產國產產品的產品的精度保持性、生產精度保持性、生產穩定性穩定性弱于進口弱于進口 滾珠絲杠副主要性能指標包括滾珠絲杠副主要性能指標
43、包括精度、壽命、精度、壽命、額定靜載荷、額定動載荷、預緊力、額定靜載荷、額定動載荷、預緊力、剛度、剛度、摩擦力矩、摩擦力矩、轉速、溫升、振動、噪聲以及加速度。轉速、溫升、振動、噪聲以及加速度。1517192123252729313335滾珠絲杠銷售單價(千日元)18 表表 9:絲杠常見性能指標絲杠常見性能指標 指標指標 含義含義 重要性重要性 影響該指標的影響該指標的主要主要因素因素 精度精度 主要指導程精度,評定指標包括有效行程內平均行程偏差、有效行程內行程變動量、任意 300mm 行程內行程變動量、2弧度內行程變動量 直接影響定位精度和重復定位精度 絲杠副自身的制造誤差、熱變形誤差、受力變
44、形誤差、安裝誤差等 壽命壽命 絲杠的壽命具有很大的分散性,一般使用額定壽命,指讓一批同樣的滾珠絲杠副在同一條件下運動,其中 10%發生表面剝落時達到的總轉數 壽命是滾動功能部件最主要的指標,壽命終止則代表產品完全失效 材料、表面損傷失效、變形失效、斷裂失效 額定靜額定靜載荷載荷 使鋼球產生萬分之一永久變形量的靜態軸向力 影響絲杠的承載能力大小 材料的強度和硬度、安裝結構等 額定動額定動載荷載荷 額定壽命為106轉,使絲杠副出現疲勞破損、表面剝落現象的恒定軸向力 影響保持承載力時間長短、絲杠副的壽命 材料、接觸表面硬度、螺旋升角 動態預動態預緊轉矩緊轉矩(預緊(預緊力)力)在無外部載荷作用下,不
45、計密封件的摩擦力矩,使滾珠絲杠與滾珠螺母相對轉動所需的轉矩衡量 影響絲杠剛度、傳動效率、精度保持性、可靠性等指標,并最終影響數控機床的結構剛度和產品加工質量 中徑誤差、螺距誤差、滾道粗糙度、預緊力、返向器銜接平滑度 剛度剛度 絲杠受到外力作用時的動態變形程度,包括絲杠變形、絲杠與螺母的接觸變形、螺母與螺母座的變形以及軸承的變形等 影響設備的穩定性和運動精度 有效循環圈數、預緊方式、曲率適應比、導程及材料工藝 摩擦力摩擦力矩矩 反映絲杠的摩擦特性 影響傳動效率,高速運動時,摩擦可能帶來溫升問題 預緊載荷產生的摩擦力矩、循環返向裝置的結構 其他其他 轉速、振動、溫升、溫位移、噪聲、加速度等-資料來
46、源:金屬加工、滾珠絲杠副綜合性能測量方法與技術、招商證券整理 導軌副的主要性能指標包括精度、剛度、預緊拖動力、溫升和動態性能。導軌副的主要性能指標包括精度、剛度、預緊拖動力、溫升和動態性能。表表 10:導軌性能及影響因素導軌性能及影響因素 性能性能 含義含義 重要性重要性 主要影響因素主要影響因素 精度精度 主要包括滑塊頂面相對基準的高度、多個滑塊的高度變動量、滑塊運動相對基準的平行度、滑塊側面相對基準的寬度、多個滑塊的寬度變動量 對整機的加工精度有直接影響 導軌、滑塊和滾動體等部件的型面 剛度剛度 導軌在受到外力作用時,其變形程度的大小 影響加工精度和表面粗糙度 滾珠數目、滾珠直徑、接觸角、
47、曲率比、材料 預緊拖預緊拖動力動力 導軌空載下的摩擦力 影響響應速度、加工精度、使用壽命等 過盈量、運動速度、滾道參數、潤滑情況 溫升溫升 滾動體等與導軌、滑塊摩擦生熱使導軌副溫度值發生的變化 影響運動精度、使用壽命、可靠性等 型號、散熱條件、潤滑情況、運行條件 動態性動態性能能 導軌運動時的性能,需要在高速運動和急停運動的條件下,也能長時間穩定保證導向精度 影響加工精度穩定性 固有頻率、模態振型、接觸剛度、阻尼特性 資料來源:滾動直線導軌副性能評價方法研究與試驗分析、導軌進給系統動態性能分析研究、招商證券整理 整體而言,我國整體而言,我國絲杠導軌絲杠導軌與與進口產品的進口產品的差距主要體現在
48、差距主要體現在精度保持性、批量生產的精度保持性、批量生產的穩定性和一致性穩定性和一致性。精度保持性指維持在初始精度的時間,國產絲杠導軌即使出廠精度能達到 P3 級以上,后續也很難在機床整個壽命周期中維持在這一高精度。批量生產的一致性和穩定性指生產一批絲杠,能達到標準要求的產品比例,國產雖然能做到 P0P2 級的高精度產品,但一致性和穩定性較差,導致無法大規模供應。19 表表 11:中外導軌性能對比中外導軌性能對比 公司公司 產品系列產品系列 行走平行度行走平行度(m)高度的成組相互高度的成組相互公差(公差(m)寬度的成組相互寬度的成組相互公差(公差(m)剛性剛性(N/m)潤滑設計潤滑設計 TH
49、K LM 系列 1 3 3/自潤滑 NSK RA 系列 2 3 3/自潤滑:側面、上方注油孔 IKO 圓柱滾子導軌 0.12/667 自潤滑 HIWIN HG 系列 2 3 3 1599 自潤滑:滑塊前端、后端或側面注油孔 TBI MOTION TR 系列 1 3 3/自潤滑 凱特精機凱特精機 LSQ 系列系列/3 5 785 自潤滑自潤滑 資料來源:各公司官網、招商證券整理 2、造成差距的原因造成差距的原因是什么是什么?國產絲杠導軌落后于進口的背后,國產絲杠導軌落后于進口的背后,是整個產業鏈是整個產業鏈各個環節(包括各個環節(包括設計、設計、原材料、原材料、制造設備、加工工藝、檢測方法制造設
50、備、加工工藝、檢測方法、質量管控、質量管控等等)都存在)都存在差距差距。(1)原材料:原材料:國產軸承鋼整體性能偏低,影響絲杠壽命和可靠性國產軸承鋼整體性能偏低,影響絲杠壽命和可靠性 高質量的原材料是提升壽命、精度保持性的基礎。高質量的原材料是提升壽命、精度保持性的基礎。絲杠導軌在使用過程中會磨損、受熱產生變形,要使絲杠導軌達到壽命要求,并保持精度不變,使用的鋼材需要達到高硬度、具有較好的冷熱加工工藝性和尺寸穩定性、具有較低的非金屬雜質和碳化物偏析等。表表 12:滾珠絲杠具備特性及對原材料的要求:滾珠絲杠具備特性及對原材料的要求 絲杠性能要求絲杠性能要求 絲杠應具有的特性絲杠應具有的特性 對絲
51、杠材料的要求對絲杠材料的要求 耐高荷重 抗形變強度高 硬度高 可進行高速回轉 摩擦和磨損小 耐磨強度高 具有互換性 尺寸穩定性好 純凈度、均勻度好 可長期使用 具有耐久性 疲勞強度高 資料來源:上?;垓v、招商證券 絲杠絲杠導軌導軌所需的原材料根據應用領域的不同有所變化,其中所需的原材料根據應用領域的不同有所變化,其中 GCr15 高碳鉻軸承高碳鉻軸承鋼以及鋼以及 Cr/Mo 優質合金鋼最為廣泛。優質合金鋼最為廣泛。絲杠導軌常用的材料主要包括高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、中碳軸承鋼、低合金結構鋼、模具鋼等以及特殊工況下使用的中溫、高溫以及高溫不銹鋼。高碳鉻軸承鋼是沿用時間最久,使用量最大的全淬火型軸
52、承鋼,其中 GCr15 最具代表性,也是滾珠絲杠最常見的原材料之一。根據中國軸承工業協會,GCr15占世界軸承鋼生產量80%以上。在鋼中加適量 Cr、Mo、Mn 等元素,可提高淬透性和回火穩定性,通過適當的熱處理工藝可使絲杠獲得良好的硬度和耐磨性等綜合力學性能。目前 GCr15SiMn、Cr/Mo 系合金鋼也大量應用于滾珠絲杠制造之中。20 表表 13:滾珠絲杠常用原材料對比:滾珠絲杠常用原材料對比 名稱名稱 代表鋼種代表鋼種 特性特性 用途用途 高碳鉻軸承鋼 GCr15、GCr15SiMn、GCr4、GCr15SiMo、GCr18Mo 綜合性能良好,生產量最多。球化退火后有良好的切削加工性能
53、。淬火和回火后硬度高,耐磨性能和接觸疲勞強度高。經過預處理、淬火處理后,基本可以滿足工作部位所需的高強度、高硬度和耐磨性的要求,通常用于制作規格較大的通常用于制作規格較大的滾珠絲杠。滾珠絲杠。滲碳軸承鋼 G20CrNiMo、G20CrMo、G20CrNi2Mo、G20Cr2Ni4、G10CrNi3Mo、G20Cr2Mn2Mo 屬于低碳合金鋼,表面經滲碳處理后具有高硬度和高耐磨性,而心部保持良好的韌性,可承受強烈的沖擊載荷。主要用于需要同時具有表面高接觸疲勞強度和心部高韌性的條件,有一定的耐磨性和強度,其使用性能和高碳鉻軸承鋼相差無幾,主要用于小直徑的滾珠絲主要用于小直徑的滾珠絲杠生產。杠生產。
54、中碳軸承鋼 我國沒有專用的中碳軸承鋼.常借用于中碳軸承的鋼種有 37CrA、65Mn、50CrVA、50CrNi、55SiMoVA 溫加工、冷加工性能較好。通常用于轉速不高,但承受了較大的軸轉速不高,但承受了較大的軸向、徑向載荷及較大的彎曲力矩的重大向、徑向載荷及較大的彎曲力矩的重大型滾珠絲杠。型滾珠絲杠。不銹軸承鋼 9Cr18、9Cr18Mo 耐腐蝕、高溫下抗氧化。主要用于制造在腐蝕條件下工作的滾珠制造在腐蝕條件下工作的滾珠絲杠絲杠,如化工機械、石油礦井海洋船舶等具有氧化性介質的工況。高溫不銹鋼 8Cr4Mo4V、10Cr14Mo4、Cr4Mo4V、W18Cr4V 高的高溫硬度、尺寸穩定性、
55、耐高溫氧化性、低的熱膨脹性和高的抗蠕變強度。適用于航空航天業、燃汽輪機和宇航飛航空航天業、燃汽輪機和宇航飛行器等高溫特殊工況行器等高溫特殊工況。CrMo 合金鋼 50CrMo4、55CrMo4、42CrMo 調質處理后有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力,低溫沖擊韌性良好,高溫時有高的蠕變強度和持久強度。適宜制造要求一定強度和韌性的絲杠制造要求一定強度和韌性的絲杠。資料來源:滾珠絲杠原材料預先熱處理及組織一致化研究、招商證券 表表 14:滾珠絲杠常用材料和熱處理工藝滾珠絲杠常用材料和熱處理工藝 項目項目 材料材料 熱處理熱處理 絲杠 20CrMoA、20CrMnMo 滲碳、淬火 GCr15、50C
56、rMnMoH、42CrMoA、GCr15SiMn、55、50Mn、60Mn 高頻、中頻感應淬火 38CrMoAlA 氮化 CrWMn 感應淬火、整體淬火 9Cr18 中頻感應淬火 螺母 GCr15、CrWMn、9Cr18 淬火回火 20CrMoA、20CrMnMo、18CrMnTi12CrNiA、12C2Ni4A 滲碳、淬火 內循環反向器 0Cr17Ni4Cu4(17-4PH)固溶、時效 40Cr 氮化 PA66GF30-外循環導珠管 0Cr17Ni4Cu4(17-4PH)固溶、時效 外循環擋珠器 45、65Mn 淬火回火 端面循環返向器 0Cr17Ni4Cu4(17-4PH)固溶、時效 PA
57、66GF30-資料來源:數控機床功能部件優化設計選型應用手冊滾珠絲杠副分冊、招商證券整理 國產高碳鉻軸承鋼近年提升顯著但性能整體偏低,對絲杠壽命和可靠性具有較大國產高碳鉻軸承鋼近年提升顯著但性能整體偏低,對絲杠壽命和可靠性具有較大影響。影響。軸承鋼 GCr15 從材料上是優質合金鋼,但其純凈度不足(如氧含量高)對絲杠導軌的疲勞壽命有較大影響。國內大多數特鋼企業不具備生產高質量軸承 21 鋼的水平和能力,目前國內生產的軸承鋼主要集中于中低端產品。軸承鋼潔凈度低,氧化物夾雜、碳化物不穩定且分布不均勻等因素大幅降低了國產絲杠導軌的壽命和可靠性。表表 15:國產軸承鋼性能相較于國外先進企業偏低:國產軸
58、承鋼性能相較于國外先進企業偏低 對比項目對比項目 意義意義 國內水平國內水平 國外水平國外水平 氧含量氧含量 隨著氧含量增加,氧化物夾雜的含量增多、尺寸增大,對疲勞壽命惡化程度加劇。平均 9ppm 普遍控制在 38ppm 成分波動成分波動 成分波動小,軸承鋼質量穩定、均勻。波動大。氧含量的波動偏差多在 2ppm 以上。成分波動很小。SKF 軸承鋼的氧含量波動偏差為 0.6ppm。夾雜物尺夾雜物尺寸寸 鋼中夾雜物尺寸細小、彌散、均勻分布,軸承鋼疲勞壽命高。存在氧化物夾雜尺寸較大、分布不均等問題。10m 碳化物碳化物 軸承鋼中的碳化物應顆粒細小、形狀規則且均勻分布。存在碳化物不均勻,帶狀碳化物、液
59、析嚴重等問題。碳化物分布更加細小均勻。資料來源:我國軸承鋼生產現狀及發展展望、招商證券(2)加工工藝:加工工藝:高精度絲杠的磨削工藝高精度絲杠的磨削工藝 knowhow 多,壁壘高多,壁壘高 滾珠絲杠的加工方法分為磨制和軋制兩大類:滾珠絲杠的加工方法分為磨制和軋制兩大類:磨制:磨制:大致需要經歷粗車-半精車-銑-粗磨-半精磨-精磨步驟,工序合計多達20 多道,復雜程度高,完整的加工工藝周期一般為 30-45 天,效率低,批量小,成本高,但精度高,能夠達到 P0 級加工精度。軋制:軋制:采用擠壓一步成型,可分為冷軋和熱軋,具有尺寸固定、生產效率高、節約金屬、價格低廉等優點。軋制后的滾道表面質量優
60、良,抗疲勞強度和機械強度高,但精度較低,一般為 P7 及以下。軋制絲杠的生產工序簡單,加工工藝周期一般為 1-3 天。但軋制絲杠的設備投入大大高于磨制絲杠,資本開支大,且我國軋制工藝起步較晚,發展不成熟,因此國內絲杠以磨制為主。表表 16:磨削滾珠絲杠加工周期長、成本高磨削滾珠絲杠加工周期長、成本高 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 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 4 粗車 15 研磨中心孔 5 高溫時效并檢驗 去應力 16 半
61、精磨滾道 去應力 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、招商證券 22 表表 17:軋制滾珠絲杠加工工藝流程時間短軋制滾珠絲杠加工工藝流程時間短 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
62、 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 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、招商證券 高精度的磨制絲杠一般要經過車削、銑削、磨削,若精度要求不高,車削或銑削高精度的磨制絲杠一般要經過車削、銑削、磨削,若精度要求不高,車削或銑削也能達到要求,不需要進一步磨削,因此目前磨制絲杠有三種加工方法:硬車削、也能達到要求,不需要進一步磨削,因此目前磨制絲杠有三種加工方法:硬車削、硬旋銑、研磨。硬旋銑、研磨。硬車削:硬車削:隨著
63、CBN 刀具的發展,硬車削工藝廣泛地應用于滾珠絲杠的加工,可作為高精密絲杠的粗加工或低精密絲杠的終加工。車削方法適合加工螺距 6mm以下、長度 1m 以下的長徑比不大的工件。硬旋銑:硬旋銑:將螺紋滾道一次銑削成形,減少了工序,不需要反復修整刀具和校直,可預先加工標準絲杠,大大縮短了滾珠絲杠加工周期,生產效率高,是一種高效、快速、綠色的干式硬態螺紋加工方法,在國外研究應用已經比較成熟。適用于加工較長的絲杠以及長徑比大的絲杠,能夠達到 P3 級精度,國內部分公司從國外引進旋風銑設備進行加工。磨削:磨削:指在粗加工(如硬車削、旋風銑削)的基礎上,用專用螺紋磨床對圓弧槽進行精密加工。螺紋單次磨削量有限
64、制,因此在磨削過程中要不斷地修整砂輪和校直絲杠,工時較長。適用于對精度、壽命、效率等要求較高的行業,但是加工成本也較高,是國內主流的絲杠加工方式。表表 18:滾珠絲杠粗加工工藝對比:滾珠絲杠粗加工工藝對比 粗加工粗加工 設備與刀具設備與刀具 加工加工方式方式 生產效率生產效率 備注備注 砂輪磨削 絲杠磨床或開槽磨床 磨制 90V 型槽 低 適用于精度要求高的絲杠 硬車削 CBN 刀具及數控車床 車制 90V 型槽 中 適于長度 1m、螺距 6mm 以下長徑比小的絲杠 旋風銑削 CBN 刀具及數控車床 工作滾道一次銑削成型,加工達到半精磨精度 高 適于較長以及長徑比大的絲杠 資料來源:精密滾珠絲
65、杠機械加工工藝規程研究、招商證券 圖圖 19:硬銑螺紋技術顯著縮短滾珠絲杠加工周期硬銑螺紋技術顯著縮短滾珠絲杠加工周期 資料來源:金屬加工、招商證券 23 磨制絲杠的生產過程中涉及大量磨制絲杠的生產過程中涉及大量 know-how。設計設計:是決定絲杠性能的首要因素,適當的設計可以解決部分因加工誤差和滾道磨損等因素導致的預緊力喪失、剛性耐受強度不足、技術精確度不佳等問題。我國滾珠絲杠起步較晚,我國滾珠絲杠起步較晚,對基礎原理的掌握不足對基礎原理的掌握不足,大多數從設計上只能做到形似,大多數從設計上只能做到形似,無法達到性能要求無法達到性能要求,且出問題后不知道如何改進,且出問題后不知道如何改進
66、。磨削磨削:磨削過程中的誤差來源有很多,如砂輪磨損、彈性變形、熱變形等,其中熱變形是影響絲杠加工精度的主要誤差。目前對于誤差的補償主要依靠提高磨床數控化率、工人在加工過程的操作規范和工作經驗,國產磨床落后于進口,國內對于制造過程中的質量控制要求不嚴,經驗豐富的工人數量少,因此內對于制造過程中的質量控制要求不嚴,經驗豐富的工人數量少,因此磨削水平磨削水平較低較低。此外,大多數磨床都需要人工對刀和判斷磨削量,國內專業人才此外,大多數磨床都需要人工對刀和判斷磨削量,國內專業人才較少,導較少,導致產業成熟度低。致產業成熟度低。熱處理熱處理:主要步驟是將絲杠表面快速加熱至淬火溫度,然后迅速冷卻,從而在螺
67、紋表面形成一定深度的淬硬層,且芯部有一定的韌性,使滾珠絲杠同時滿足表面高硬度、耐磨性和芯部高強度、高韌性的綜合力學性能要求。熱處理工藝的各熱處理工藝的各項參數往往是絲杠制造企業在多年生產中積累下來的,項參數往往是絲杠制造企業在多年生產中積累下來的,后發者后發者逆向研發難度高逆向研發難度高。我國企業目前的熱處理水平不高,主要體現在對淬硬層硬度、深度,硬度梯度分布等方面做不到精確控制,常出現淬硬層淺、淬硬層梯度不均勻等問題,會導致各種問題(比如進行螺紋磨削時,會在滾道上出現軸向的或網狀的裂紋)。檢測檢測:滾珠絲杠精度的檢測指標主要有齒形精度、螺距精度、中徑錐度、彎曲變形等,其中最重要的是滾珠絲杠螺
68、距精度。一方面,一方面,我國我國檢測檢測設備發展起步較設備發展起步較晚,傳統檢測設備能達到的檢測精度無法滿足對于高精度絲杠的檢測要求晚,傳統檢測設備能達到的檢測精度無法滿足對于高精度絲杠的檢測要求,需要使用光學掃描原理的檢測設備,如激光動態行程測量儀以及螺紋綜合測量機等,這類設備測量精度高、檢測速度快且測量原理復雜,造價昂貴。另一方面另一方面,國產國產絲杠缺乏應用機會絲杠缺乏應用機會,沒有下游反饋,一些需要改進的細節沒有下游反饋,一些需要改進的細節沒有被沒有被提出提出,導致導致檢測檢測體系構建體系構建不完善不完善。圖圖 20:滾珠絲杠螺距誤差來源滾珠絲杠螺距誤差來源 資料來源:精密滾珠絲杠磨削
69、加工精度及其測試方法研究、招商證券 24 (3)核心核心設備:設備:高端高端螺紋磨床螺紋磨床依賴進口依賴進口,價格昂貴價格昂貴 螺紋磨床是影響滾珠絲杠質量的重要因素,海外數控產品十分成熟。螺紋磨床是影響滾珠絲杠質量的重要因素,海外數控產品十分成熟。在日本、美國、德國、瑞士等國家,數控螺紋磨床已經非常普及,并開始朝復合加工功能的方向發展,為批量穩定生產高端滾珠絲杠副產品提供了設備基礎。代表性產品有德國克林貝格 HNC35K、瑞士萊斯豪爾 RG2000、英國 MATRIX7000、日本三井 GSE-A/GSN、德國 SMC 公司 US500-CNC 系列磨床等。這些產品多數都采用全數控一體化控制技
70、術,并配備螺紋在線檢測控制系統、全數控砂輪自動修整器以及先進控制軟件,將一些最新研究成果應用到磨削工藝以及床身材料選用上,具有操作方便、工作性能穩定等優點,其磨削精度一般達到 P1 級或更高。表表 19:海外主要數控磨床生產企業海外主要數控磨床生產企業 公司公司 成立成立時間時間 公司介紹公司介紹 日本三井精機 1928 公司產品可以對三角螺紋、梯形螺紋、滾珠絲杠、螺紋量規、蝸桿等所有螺紋進行高精度、高效率研磨加工,在日本精密滾珠絲杠磨削領域的份額接近 100%。主要客戶包括日野汽車、山前、發那科、捷太格特、THK、湯淺商事、豐通機械等。英國 MATRIX 1913 1934 年開始從事螺紋磨
71、床的制造,產品適用于多個工業領域,如汽車、測量儀表、機床和儀器儀表等,2010 年被上銀收購。近年來 MATRIX 的內外螺紋磨床實現了高度的數控化,如 6950 高螺旋螺紋磨床,是第一臺通過電腦控制磨削高螺旋的機床。德國MIKROMAT 1863 公司產品可用于各種各樣的具有不同幾何形狀工件的深度磨削和高精度精細磨削,其中螺紋及回轉型面磨床為 6 軸數控,能滿足更復雜的需求。瑞士施力博格 1923 公司是五軸數控工具磨床企業,產品包括 NORMA、GEMINI、CORVUS 和 SIRIUS 等系列的五軸及六軸數控磨床,主軸功率最高可達 26KW,充分體現了雙磨削主軸以及主軸可以自由旋轉 3
72、70 度等開發理念。德國 SMS 1995 成立初期通過引進當時的螺紋和齒輪磨削制造企業 Reishauer 和 Klingelnberg 的機床,對其加工改造、加入最先進的 CNC 系統再進行出售。2017 年開發 SH Heligrind 系列通用型材和螺紋磨床,該系列剛性強、精度高、適用性廣。資料來源:公司官網、招商證券 我國高端數控螺紋磨床仍依賴進口,同類產品差距較大。我國高端數控螺紋磨床仍依賴進口,同類產品差距較大。國產的高端數控螺紋磨床與進口設備對比還有明顯差距。主要體現在數控砂輪修整器裝置自動化水平低、控制精度有待提高;控制系統軟件的開發尚未成熟;砂輪的線速度偏低及螺旋升角偏??;
73、磨削加工過程中工件在線檢測系統開發還不完備;對磨削過程和磨削工藝的基礎研究不足等方面。國內的主要數控螺紋磨床生產企業有上海機床廠、漢江機床廠、北平機床廠、安陽機床廠等企業。表表 20:國內外螺紋磨床產品性能對比:國內外螺紋磨床產品性能對比 公司公司 型號型號 工件直工件直徑徑 mm 工件工件 長度長度mm 最大承最大承重重 kg 螺距范螺距范圍圍 mm 最大最大工件工件轉速轉速rpm 最大最大砂輪砂輪轉速轉速rpm 螺紋角度螺紋角度 數控系統數控系統 最少進給最少進給 精度精度 漢江機床 SK7450X100 50-250 10300 1000 1.5-48 27 1670+/-25 西門子8
74、28D 0.001mm,0.001 Ra 0.32m,全長誤差 0.090mm 內 SK7432X20GX 20-250 2000 100 1.5-48 100 2150+/-25 西門子828D 0.001mm P1 SK7120 2-200 350 25 0.25-6 60-+/-30 西門子828D Ra 0.32m,50mm 誤差 0.005mm內 北平機床 LWX5 0.8-20 150-0.5-2.5 70 20 SYNTEC/FAGOR/SIEMENS 0.001mm,0.001 25 安陽機床 SK7450 0-250 12000-200 4000+/-30 Fanuc/Sim
75、ens P3 SMS SH300-BS 0-400 3000 1600 200/1000 +/-125 西門子840D sl P1,P0 SH100-U 0-400 1000 400 0.5-14 200/1000 +/-125 西門子840D sl P1,P0 Holroyd TG 系列 0-420 2200 150-700 100 7000+/-90 Holroyd 仿形管理統(HPMS)0.002mm 300mm 誤差0.007mm 內 ZENITH 0-400 270 700 100 6500+/-90 HPMS 0.002mm 300mm 誤差0.003mm 內 三井精機 GSE-A
76、系列、GSE-B系列 0-480 300-5000 200 4800+/-45 Fanuc 31i-B5 MONNIER M663 3-70 8-400 100 +/-5 Fanuc 310i-A 資料來源:公司官網、招商證券 CNC 螺紋旋風銑機床技術被國外少數公司壟斷。螺紋旋風銑機床技術被國外少數公司壟斷。德國的旋風銑設備居于世界領先水平,具有代表性的企業主要有德國 Leistritz、Burgsmuller、GWT,奧地利的 Weingartner、Linsinger 等。我國的旋風銑削工藝多數停留在中低精度水平,國內的旋風銑削機床大多從國外引進。2004 年,南京工藝(國內首家)進口了
77、德國 Leistritz 公司的 PW160 型 CNC 旋風硬銑機床。但 CNC 旋風硬銑機床價格非常昂貴,8m 的旋風硬銑機床售價折合約 1200 萬人民幣,且國內硬旋銑加工工藝和技術并不成熟,因此數控旋風銑床未能在國內快速推廣應用。綜上所述,綜上所述,我國我國絲杠導軌專用絲杠導軌專用磨床的磨床的現狀主要有:高端設備依賴進口,進口設現狀主要有:高端設備依賴進口,進口設備價格高,交期長;精密設備需要結合熟練工人、參數實驗、檢測設備等多方備價格高,交期長;精密設備需要結合熟練工人、參數實驗、檢測設備等多方因素才能充分發揮其因素才能充分發揮其用途用途,我國在以上幾個方面均不足,我國在以上幾個方面
78、均不足。設備的耗材(如刀具、。設備的耗材(如刀具、砂輪等)影響設備的使用砂輪等)影響設備的使用,國產耗材加工效率較低,國產耗材加工效率較低。四、四、人形機器人人形機器人和新能源汽車和新能源汽車產業產業機遇機遇有望加速有望加速絲絲杠導軌的杠導軌的國產國產化化到來到來 基于第二部分和第三部分,我們將國產絲杠導軌過去難以國產化的原因總結如下基于第二部分和第三部分,我們將國產絲杠導軌過去難以國產化的原因總結如下。1、高精度產品的、高精度產品的工藝壁壘未突破:工藝壁壘未突破:國內缺少高質量的國內缺少高質量的原材料原材料;進口螺紋磨床價格昂貴,交期長達半年以上,投資門檻高;進口螺紋磨床價格昂貴,交期長達半
79、年以上,投資門檻高;工藝復雜,工序多,其中涉及多次磨削、熱處理、檢測,國內缺少有經驗的、工藝復雜,工序多,其中涉及多次磨削、熱處理、檢測,國內缺少有經驗的、會使用高端磨床的工人。會使用高端磨床的工人。2、產業化產業化缺乏缺乏動力動力:絲杠導軌過去主要的應用領域在機床絲杠導軌過去主要的應用領域在機床,對于機床來講,絲杠導軌屬于重要性極,對于機床來講,絲杠導軌屬于重要性極高,但價值量占比較低的產品,高,但價值量占比較低的產品,因此機床廠商沒有動力試用國產因此機床廠商沒有動力試用國產;過去國產機床整機廠的過去國產機床整機廠的實力實力不強不強,進口零部件能夠起到,進口零部件能夠起到保證保證質量的作用。
80、質量的作用。但站在當前時間但站在當前時間節點節點,我們認為國產絲杠導軌,我們認為國產絲杠導軌的上述問題都有了解決方向,的上述問題都有了解決方向,需求需求和供給端都出現了積極變化,行業正和供給端都出現了積極變化,行業正迎來迎來重大重大機遇機遇。1、需求端:、需求端:26 出現了新能源汽車、人形機器人兩個新的下游,對絲杠導軌的需求量不少于機出現了新能源汽車、人形機器人兩個新的下游,對絲杠導軌的需求量不少于機床床;車用對絲杠的精度要求低,成本要求高,更愿意使用國產以降本;車用對絲杠的精度要求低,成本要求高,更愿意使用國產以降本;人形機器人所需的反向式行星滾柱絲杠目前僅歐系企業有量產能力(日系、臺人形
81、機器人所需的反向式行星滾柱絲杠目前僅歐系企業有量產能力(日系、臺系均沒有相關產品),歐系企業面對新趨勢、新方向時系均沒有相關產品),歐系企業面對新趨勢、新方向時更保守,更保守,不會大規模擴產不會大規模擴產進行降本,國產一旦實現產品突破,更有可能成為主流供應商進行降本,國產一旦實現產品突破,更有可能成為主流供應商;機床整機廠的實力不斷增強,國內終端客戶對國產機床的認可度明顯提升,機床整機廠的實力不斷增強,國內終端客戶對國產機床的認可度明顯提升,政政策持續推進策持續推進機床核心零部件國產化。機床核心零部件國產化。2、供給端:、供給端:面對需求端的變化,國內涌現出許多企業投入絲杠導軌行業,其中有面對
82、需求端的變化,國內涌現出許多企業投入絲杠導軌行業,其中有定位高端、定位高端、有資金、有實力的企業,也有定位中低端(車用)、有量產能力的企業有資金、有實力的企業,也有定位中低端(車用)、有量產能力的企業,改變了,改變了過去國企為主的競爭格局過去國企為主的競爭格局。圖圖 21:絲杠導軌國產化機遇絲杠導軌國產化機遇 資料來源:招商證券整理 1、機器人與自動化:人形機器人機器人與自動化:人形機器人提出新提出新需求需求 絲杠導軌在自動化設備中,常以線性模組形式應用。絲杠導軌在自動化設備中,常以線性模組形式應用。線性模組是由鋁型材、聯軸器、絲杠、直線導軌等主要部件組成的通用傳動元件,其主要作用是通過固定程
83、序來進行抓取、搬運、操作工具,實現自動變速。線性模組具有結構緊湊、重量輕、體積小、運動靈活等優勢,被廣泛應用于自動化機械設備上,如 3C 電子設備、鋰電池制造設備、焊接設備等,代替了人工的重復性、危險性工作。不同的場景精度要求不一樣,起傳動作用的機械手精度要求較低,需要精準定位的貼裝設備、高精度的螺絲機、點膠機等要求較高,但整體的難度低于高精密機床。但整體的難度低于高精密機床。27 圖圖 22:絲杠導軌線性模組結構圖絲杠導軌線性模組結構圖 圖圖 23:絲杠導軌線性模組結構圖絲杠導軌線性模組結構圖 資料來源:銀鑫吉華、招商證券 資料來源:山東華準、招商證券 在工業自動化、智能化趨勢下,我國以工業
84、機器人為代表的自動化行業快速發展,在工業自動化、智能化趨勢下,我國以工業機器人為代表的自動化行業快速發展,帶動相關絲杠導軌需求。帶動相關絲杠導軌需求。根據國際機器人聯合會(IFR)發布的2022 年全球機器人產業報告 顯示,2021 年全球工業機器人安裝量創歷史新高,達 51.7 萬臺,同比增長 31%,創歷史新高。我國 2021 年工業機器人安裝量增加了 51%,高達26.8 萬臺,超越了全球其他地區機器人安裝量的總和。預測至 2025 年年底,全球工業機器人的年安裝量將達到 69 萬臺。未來,自動化及工業機器人的快速發展仍是絲杠導軌需求進一步增長的重要推動力。圖圖 24:全球工業機器人安裝
85、量及增速全球工業機器人安裝量及增速 圖圖 25:2021 年中國工業機器人安裝量超其他國家總和年中國工業機器人安裝量超其他國家總和 資料來源:國際機器人聯合會、招商證券 資料來源:國際機器人聯合會、招商證券 人形機器人有望帶來更廣闊的增量市場。人形機器人有望帶來更廣闊的增量市場。特斯拉 AI Day 2022 發布的 Optimus人形機器人軀干共有 28 個關節,其中旋轉和線性關節各 14 個,線性執行器將采用無框電機+行星滾柱絲杠的方案。靈巧手采用滾珠絲杠方案,共需 12 個滾珠絲杠。遠期來看,隨著機器人智能化發展以及與人工智能技術的深度結合,人形機器人批量生產及廣泛應用或成為可能,有望帶
86、動絲杠放量。-4%12%24%15%20%32%6%-8%1%31%10%8%6%6%-10%0%10%20%30%40%0100200300400500600700800全球工業機器人安裝量(千臺)增速97156155148178268207 243 268 243 216 249 51%-20%0%20%40%60%80%050100150200250300201620172018201920202021中國工業機器人安裝量(千臺)全球其他國家工業機器人安裝量(千臺)中國工業機器人安裝量增速 28 圖圖 26:滾柱絲杠主要應用于機器人滾柱絲杠主要應用于機器人 Optimus 的線性關節的線
87、性關節 圖圖 27:特斯拉人形機器人線性執行器采用行星滾柱絲杠特斯拉人形機器人線性執行器采用行星滾柱絲杠 資料來源:特斯拉 AI Day2022、招商證券 資料來源:特斯拉 AI Day2022、招商證券 特斯拉人形機器人采用倒置行星滾柱絲杠,倒置式具備結構緊湊、高負載特性。特斯拉人形機器人采用倒置行星滾柱絲杠,倒置式具備結構緊湊、高負載特性。標準式滾柱絲杠是絲杠旋轉帶動螺母做軸向運動,一般是短螺母、長絲杠的結構;倒置滾柱絲杠中,螺母是主動件,一般是長螺母、短絲杠的結構。倒置式結構更加緊湊,適用于對安裝空間和質量有嚴格要求、需要進行一體化設計的場景。此外,倒置滾柱絲杠的啟動次數更少,可以使用更
88、大的螺紋,進而提供比普通滾柱絲杠更高的負載能力,但是加工難度也大大增加。表表 21:標準行星滾柱絲杠和倒置行星滾柱絲杠比較:標準行星滾柱絲杠和倒置行星滾柱絲杠比較 性能指標性能指標 標準行星滾柱絲杠標準行星滾柱絲杠 倒置行星滾柱絲杠倒置行星滾柱絲杠 示意圖示意圖 運動原理運動原理 絲杠為主動件,伺服電機驅動絲杠旋轉,滾柱分別繞絲杠中心軸線轉動和繞自身中心軸線轉動,帶動螺母做軸向運動 螺母為主動件,將旋轉運動通過與滾柱螺紋嚙合轉換為滾柱的行星運動,再通過滾柱與絲杠的螺紋嚙合,帶動絲杠做軸向運動 特點特點 承載能力大,在位移、轉速和負載等方面表現十分優秀 可將螺母作為電機的轉子實現與電機的融合設計
89、,結構緊湊、質量小和頻響快 應用場景應用場景 環境惡劣、高負載、高速等場合,如重型機械、電動缸、石油化工、光學精密儀器、軍工裝備等 中小負載、小行程、需要一體化設計和高速的應用場景,如汽車產線焊接機器人、人形機器人 資料來源:反向式行星滾柱絲杠承載分布及壽命分析、招商證券 百萬臺人形機器人預計帶來百億級別的絲杠需求。百萬臺人形機器人預計帶來百億級別的絲杠需求。反向式行星滾柱絲杠由于其復雜性,產量偏低,價格高昂,目前進口單價約 2 萬元。假設遠期量產及國產化替代后,反向式行星滾柱絲杠單價降至千元級別,則單臺人形機器人絲杠的價值量約為 14*1000+12*400=18.8 萬元。100 萬臺人形
90、機器人將帶來 180 億元的絲杠需求,若最終達到汽車的銷售體量,絲杠的市場空間有望達到千億級別。歐美企業是行星滾柱絲杠行業的主導者。歐美企業是行星滾柱絲杠行業的主導者。目前行星滾柱絲杠的主要制造企業包括 29 Rollvis(瑞士)、GSA(瑞士)、Ewellix(瑞典)、博世力士樂、CMC(美國)、LSI(美國)等,其中 Rollvis、GSA、Ewellix 都是舍弗勒旗下。根據E 公司滾柱絲杠產品營銷策略研究一文,Rollvis+GSA+Ewellix 在我國滾柱絲杠市場份額合計為 66%,國產企業以研制和單件生產為主。圖圖 28:2022 年我國滾柱絲杠市場競爭格局年我國滾柱絲杠市場競
91、爭格局 資料來源:E 公司滾柱絲杠產品營銷策略研究、招商證券 2、新能源汽車:潛在空間廣闊,有望率先實現國產化新能源汽車:潛在空間廣闊,有望率先實現國產化 滾珠絲杠在電動、油電混合等車輛中主要應用于轉向器、離合器和制動系統執行滾珠絲杠在電動、油電混合等車輛中主要應用于轉向器、離合器和制動系統執行器、座椅調節、玻璃升降系統等部件。器、座椅調節、玻璃升降系統等部件。車用絲杠通常精度要求不高,P7 即可滿足要求,主要起到傳送動力的作用,需具備高可靠性、高壽命、傳動流暢度高、耐高溫、低噪音等特性,不需要搭配導軌使用。燃油車中,絲杠是可選項,一般高端的歐系汽車會使用,但在新能源汽車中,由于內部結構、整車
92、特性都發生了變化,絲杠的應用逐漸增加,未來若向智能化、L4 級別以上的自動駕駛發展,絲杠有可能成為必選項。圖圖 29:新能源汽車用滾珠絲杠總覽新能源汽車用滾珠絲杠總覽 資料來源:舍弗勒官網、招商證券 Rollvis26%GSA26%Ewellix14%Rexroth12%CMC3%南京工藝8%濟寧博特8%優仕特3%RollvisGSAEwellixRexrothCMC南京工藝濟寧博特優仕特 30 1.轉向系統轉向系統 EPS 是目前主流的汽車轉向系統。是目前主流的汽車轉向系統。汽車轉向系統經歷了傳統的機械轉向(MS)、助力轉向、線控轉向(SBW)三個發展階段,助力轉向根據助力來源又可分為機械液
93、壓助力轉向(HPS),電控液壓助力轉向(HPS)和電動助力轉向(EPS),其中,機械轉向系統(MS):結構簡單但轉向的精確性和安全性不足,已不適應現代駕駛需求。機械及電控液壓助力系統(HPS、EHPS):采用液壓助力系統,過去主要應用于商用車尤其是重型車輛,由于功耗大、液壓油泄露等問題,已被 EPS取代。電動助力轉向系統(EPS):用電機取代液壓裝置,具有結構簡單、能耗更低、節約空間并且可精確調節助力大小等優點,細分產品細分產品 R-EPS 使用滾珠使用滾珠絲杠傳動絲杠傳動。EPS 廣泛應用于乘用車,根據佐思汽研,2020 年中國乘用車 EPS滲透率達 96.4%。線控轉向(SBW):是未來汽
94、車智能化下轉向系統的發展趨勢,目前仍處于研發和小規模量產的早期發展階段,采用滾珠絲杠方案采用滾珠絲杠方案。圖圖 30:汽車轉向系統發展過程汽車轉向系統發展過程 圖圖 31:EPS 在中國乘用車轉向系統中滲透率逐年提升在中國乘用車轉向系統中滲透率逐年提升 資料來源:ATC 汽車底盤、招商證券 資料來源:佐思汽車研究、招商證券 EPS根據電機驅動部位和結構的不同,根據電機驅動部位和結構的不同,可細分為管柱式電動助力轉向(C-EPS)、小齒輪式電動助力轉向(P-EPS)、雙小齒輪式電動助力轉向(DP-EPS)和齒條式電動助力轉向(R-EPS)。C-EPS、P-EPS、DP-EPS、R-EPS 的傳動
95、效率、操縱路感、前軸負荷依次提高,其單價也依次提升。前三者采用蝸輪蝸桿的傳動方式,R-EPS 采用通過皮帶傳動與滾珠絲杠傳動將轉矩傳遞至轉向器齒條,傳動效率更高,可提供更大助力,常用于中大型 SUV、商務車和豪華車型。80%85%91%95%96%0%20%40%60%80%100%20162017201820192020EPS其他轉向系統 31 圖圖 32:滾珠絲杠用于滾珠絲杠用于 R-EPS 轉向系統轉向系統 圖圖 33:R-EPS 中皮帶及滾柱絲杠傳動透視圖中皮帶及滾柱絲杠傳動透視圖 資料來源:德科智控、招商證券 資料來源:汽車先進技術、招商證券 表表 22:四種典型電動助力轉向類型對比
96、:四種典型電動助力轉向類型對比 類類型型 C-EPS 管柱式電動助力轉向管柱式電動助力轉向 P-EPS 小齒輪式電動助力轉向小齒輪式電動助力轉向 DP-EPS 雙小齒輪式電動助力轉向雙小齒輪式電動助力轉向 R-EPS 齒條式電動助力轉向齒條式電動助力轉向 示示意意圖圖 結結構構 扭矩傳感器和助力機構裝在轉向管柱芯軸上,下面連接機械轉向機 扭矩傳感器和助力機構裝在轉向器的小齒輪軸上 轉向系統具有兩個轉向小齒輪,助力機構安裝在輔助小齒輪軸上,扭矩傳感器裝在另一個驅動小齒輪上 不再采用蝸輪蝸桿及輔助小齒輪來傳遞助力,而是采用更加精密的循環球(滾珠絲杠滾珠絲杠)式助力 動動力力傳傳遞遞 電機蝸桿蝸輪轉
97、向管柱芯軸轉向器小齒輪轉向器齒條 電機蝸桿蝸輪轉向器小齒輪轉向器齒條 電機蝸桿蝸輪輔助小齒輪轉向器齒條 RP-EPS:電機皮帶滾珠絲杠轉向器齒條 RD-EPS:電機滾柱絲杠轉向器齒條 特特點點 占用空間小,成本較低,助力響應性能較好;缺點是電機波動會對手感產生直接影響,電機噪音的干擾更大 與 C-EPS 相比電機距離轉向機構更近,傳動效率更高,助力更大,具有更高的安全性和操控路感;缺點是電機波動也會對手感產生影響 與 P-EPS 相比可以提供更大的助力,靜謐性更好;電機作用于齒條上,對于電機扭矩波動、手感受到的影響更小 傳動效率更高,能提供更大的助力,操縱路感好;缺點是成本較高,制造難度大 適
98、適用用車車型型 助力需求小的緊湊車型;小排量的中小型轎車 助力需求不大的小型車;緊湊型 SUV 中大型汽車;中高端車型 中、大型轎車、SUV、皮卡;商務車及豪華車型 資料來源:捷太格特官網、博世汽車售后、蓋世汽車、汽車先進技術、招商證券 新能源汽車輕量化及智能化催生更多新能源汽車輕量化及智能化催生更多 R-EPS 的需求。的需求。由于滾珠絲杠傳動效率和精度高、噪音低、可以承擔較大的力矩和負載,R-EPS 的最大推力顯著大于其 32 他產品,可達 16000N 以上。新能源汽車由于裝配動力電池,相較于燃油車的整車重量大幅提升,需要更大的前軸載荷能力。隨著新能源汽車向智能化、高端化發展,對轉向系統
99、的綜合性能要求越來越高,R-EPS 在乘用車的應用有望增加。根據智研咨詢,2019 年我國 R-EPS 滲透率約 7%,提升空間巨大。表表 23:R-EPS 可承擔較大力矩和負荷,常用于中大型汽車可承擔較大力矩和負荷,常用于中大型汽車 類型類型 C-EPS P-EPS DP-EPS R-EPS 前軸負荷前軸負荷 1200kg 最大推力最大推力 10000N 10000N 12000N 16000N 搭載車型搭載車型 五菱宏光 mini、哈弗 H6 本田雅閣、本田 CR-V 比亞迪海豹、吉利星越、哈弗 H9、奧迪 Q3 蔚來 ES8、凱迪拉克 XT5、寶馬 3 系/5 系、雷克薩斯 ES 資料來
100、源:marklines、德科智控、浙江世寶、招商證券 圖圖 34:2013-2019 年我國電動助力轉向細分市場規模年我國電動助力轉向細分市場規模 資料來源:智研咨詢、招商證券 2.制動系統制動系統 線控制動的發展帶動對滾珠絲杠的需求。線控制動的發展帶動對滾珠絲杠的需求。線控制動將傳統的液壓或機械控制部件改由電子控制取代,是新能源汽車以及自動駕駛領域常采用的技術。滾珠/滾柱絲杠具備高承載、高精度、高傳動效率等優勢,在線控制動系統中的應用比在傳統制動系統中更多,受益于新能源汽車、智能汽車的發展。0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%201320142015201620
101、1720182019C-EPSP-EPSD-EPSR-EPS 33 圖圖 35:汽車制動系統發展汽車制動系統發展 資料來源:焉知汽車、智能底盤之家、招商證券整理(1)行車制動)行車制動 EHB 省去傳統真空助力系統,集成度高,成為新能源汽車主流方案。省去傳統真空助力系統,集成度高,成為新能源汽車主流方案。在新能源車中,純電型電動車沒有發動機,混動型發動機不持續工作,因此傳統的真空助力系統不再適用。目前主流的新能源車的制動助力解決方案主要有兩種:一是采用電動真空泵(EVP)取代傳統的機械真空泵,其他部分與傳統的真空助力器原理相同。二是采用電子液壓制動(EHB),線控制動用電子助力替代真空助力,不
102、再依賴真空源。EHB 由于其兼容性好、能量回收較高、響應速度快等優點已經成為當前市場的主流方案。EHB 中真空助力器及相關組件被取代,一般采用滾珠絲杠傳動。圖圖 36:傳統制動系統結構傳統制動系統結構 圖圖 37:EHB 省去真空助力系統省去真空助力系統 資料來源:云饗汽車、招商證券 資料來源:云饗汽車、招商證券 直接型直接型EHB性能更優。性能更優。EHB分為直接型和間接型兩種,間接型采用高壓蓄能器,利用電機建立油壓,將高壓剎車油儲存在蓄能器中,在需要時進行釋放,混動車一般采用這一類型;但它也存在系統過于復雜、可靠性不高、體積大、成本高等 34 問題。直接型 EHB 直接以電機推動主缸活塞,
103、更具性能優勢,一般為純電動汽車采用。但直接型 EHB 制造難度較大,難點在于電機體積小、轉速高(每分鐘超過 1 萬轉),扭矩大等,對傳動部件也提出了更高的要求。直接型直接型 EHB 的代表產品日立的代表產品日立 E-ACT 和博世的和博世的 iBooster 均采用滾珠絲杠傳動。均采用滾珠絲杠傳動。日立 E-ACT 的原理是用電機驅動推桿再推動主缸活塞,電機的旋轉力通過滾珠絲杠轉化為直線運動力,同時滾珠絲杠也是一個減速器,將電機的轉速降低來增大扭矩,推動主缸活塞。博世第一代 iBooster 采用二級蝸輪蝸桿傳動,第二代iBooster 改成一級滾珠絲杠傳動,體積大幅度縮小,控制精度有所提高。
104、博世是目前我國線控制動主要品牌,根據佐思汽研,2021 年博世在中國乘用車線控制動市場份額占比達 91.5%,用于特斯拉、大眾新能源、蔚來等車型上。圖圖 38:日立日立 E-ACT 采用滾珠絲杠傳動采用滾珠絲杠傳動 圖圖 39:博世博世第二代第二代 iBooster 資料來源:佐思汽研、招商證券 資料來源:電車資源網、招商證券 表表 24:主要汽車制造商的典型:主要汽車制造商的典型 EHB 結構方案結構方案 制造商制造商 產品產品 量產時間量產時間 主要客戶主要客戶 博世博世 ibooster1.0 2013 特斯拉、大眾新能源、本田 CR-V、保時捷 918 ibooster1.0 2017
105、 比亞迪 E6、蔚來 ES6、ES8、理想 ONE、小鵬 P7、G3、MARVEL X IPB 2019 比亞迪漢、凱迪拉克 XT4、CT6 大陸大陸 MKC1 2016 寶馬 X5、X7、阿爾法羅密歐、奧迪 e-tron 日立日立 E-ACT 2019 日立 Leaf 采埃孚天合采埃孚天合 IBC 2018 凱迪拉克 XT4、CT6、別克 舍弗勒舍弗勒 Space Drive 2019 大眾、保時捷、奔馳 資料來源:蓋世汽車、招商證券 電子機械制動電子機械制動 EMB 是更為先進的制動系統。是更為先進的制動系統。EMB 結構緊湊,完全放棄了液壓回路。執行機構由電機直接驅動產生鎖模力,具有體積
106、小、重量輕、無制動液泄漏、功耗低、制動器使用壽命更長、制動響應更快,控制精度更高等諸多優勢。EMB作為線控制動系統的完整形式,預計未來將逐步取代 EHB,但現在仍處于發展早期。滾珠滾珠/滾柱絲杠常用于滾柱絲杠常用于 EMB 制動方案。制動方案。EMB 運動轉換機構主要包括螺紋螺桿、齒輪齒條、滑動絲杠、滾珠/滾柱絲杠、凸輪傳動、滾珠斜道傳動機構等。EMB行車制動方案一般包括“運動轉換機構+減速機構”,目前典型方案的運動轉換多采用滾珠絲杠傳動。35 表表 25:典型:典型 EMB 結構方案結構方案 制造商制造商 結構方案結構方案 運動轉換機構運動轉換機構 減速增力裝置減速增力裝置 博世博世 滾珠絲
107、杠 行星齒輪 齒條齒輪 雙楔面自增力機構 西門子西門子 螺桿 多楔面自增力機構 大陸大陸 滾珠絲杠 正齒輪/行星齒輪 德爾福德爾福 滾珠絲杠 行星齒輪 現代現代 滑動絲杠 正齒輪/行星齒輪/蝸輪傳動 螺桿 多楔面自增力機構 萬都萬都 滾珠絲杠 斜齒輪/行星齒輪/復合齒輪 資料來源:電子機械制動(EMB)系統綜述:結構、控制與應用、招商證券(2)駐車制動)駐車制動 駐車制動從形式上分為機械式和電子式,即機械手剎和電子手剎。機械式制動系統存在制動力不足、占用空間大、操作難度大等問題,電子手剎(EPB)逐漸取代傳統機械手剎。EPB 常采用螺紋傳動或滾珠絲杠傳動,其中螺紋傳動成本低、常采用螺紋傳動或滾
108、珠絲杠傳動,其中螺紋傳動成本低、結構簡單并且可自鎖??紤]到成本和自鎖,大多制動器廠均采用螺紋傳動,滾珠結構簡單并且可自鎖??紤]到成本和自鎖,大多制動器廠均采用螺紋傳動,滾珠絲杠傳動多用于重型車及中高檔汽車。絲杠傳動多用于重型車及中高檔汽車。圖圖 40:機械式制動結構機械式制動結構 圖圖 41:EPB 制動鉗總成原理示意圖制動鉗總成原理示意圖 資料來源:汽車維修網、招商證券 資料來源:汽車電子駐車制動系統(EPB)駐車力研究、招商證券 總結以上內容,相較于燃油車,新能源汽車中絲杠的應用大幅增加,遠期來看,總結以上內容,相較于燃油車,新能源汽車中絲杠的應用大幅增加,遠期來看,汽車智能化、無人駕駛等
109、趨勢將進一步提升絲杠在汽車中的滲透率。車用絲杠要汽車智能化、無人駕駛等趨勢將進一步提升絲杠在汽車中的滲透率。車用絲杠要求低于機床絲杠,我國有望依托新能源汽車產業鏈,實現車用絲杠的國產化。求低于機床絲杠,我國有望依托新能源汽車產業鏈,實現車用絲杠的國產化。2022 年線控轉向技術路線圖征求意見稿之減速機構關鍵零部件目標中明確提出重點突破滾珠絲杠技術。隨著我國滾珠絲杠制造能力提升,部分廠家已具備提供車用滾珠絲杠的能力,如秦川機床已實現新能源汽車領域用滾珠絲杠副和智能轉向系統、汽車電子剎車系統精密螺桿副的國產化推廣,車用絲杠有望成為絲杠行業國產替代的首要突破點。36 五、五、主要上市公司主要上市公司
110、 1、恒立液壓恒立液壓 恒立液壓恒立液壓是國產液壓件龍頭是國產液壓件龍頭。公司主要產品包括高壓油缸、高壓柱塞泵、液壓多路閥、工業閥、液壓系統、液壓測試臺及高精密液壓鑄件等,可用于工程機械、海洋工程、能源開采、隧道機械、工業制造等領域,其中工程機械是最主要的下游。公司憑借快速響應市場、持續提升技術,抓住了 2006-2011 年、2016-2021年兩輪工程機械行業快速發展的紅利,形成油缸+泵閥雙主業,成為具有技術、產能、客戶等綜合優勢的國內液壓件龍頭,同時開啟海外布局,2021 年建設墨西哥工廠,未來海外有望貢獻更多營收。圖圖 42:恒立液壓恒立液壓 2022 年營業收入構成年營業收入構成 圖
111、圖 43:恒立液壓恒立液壓營業收入與凈利潤及其同比營業收入與凈利潤及其同比 資料來源:公司資料、招商證券 資料來源:公司資料、招商證券 主業主業毛利率毛利率、凈利率跟隨、凈利率跟隨行業行業周期周期波動,波動,近幾年穩定在較高水平近幾年穩定在較高水平。受下游景氣度影響,2011-2015 年毛利率及凈利率持續下滑,2016 開始,公司盈利能力跟隨下游周期同步回升,2020-2022 年公司毛利率保持在 40%以上,凈利率維持在28%。圖圖 44:恒立液壓恒立液壓毛利率與凈利率毛利率與凈利率 資料來源:公司資料、招商證券 定增募投電缸及絲杠業務,定增募投電缸及絲杠業務,加大非挖領域加大非挖領域布局
112、布局,打造第三成長曲線,打造第三成長曲線。恒立液壓于2023 年 1 月完成定增,其中線性驅動器項目計劃投入約 15 億元,預計于 2024年一季度投產,達產后形成年產 10.4 萬根標準滾珠絲杠電動缸、4500 根重載滾珠絲杠電動缸、750 根行星滾珠絲杠電動缸、10 萬米重載滾珠絲杠。隨著工程機械產品電動化趨勢,電缸將在一定程度上替代傳統的液壓缸和氣動缸;絲杠是電缸的核心部件之一,自制絲杠有利于公司降低成本,同時切入機床、機器人等自動化賽道,打造繼油缸、泵閥之后的第三成長曲線。55.9%33.6%7.0%3.1%0.4%液壓油缸液壓泵閥油缸配件液壓系統其他業務-100%0%100%200%
113、300%400%500%0204060801002010201220142016201820202022營業收入(億元)歸母凈利潤(億元)營業收入同比(%)歸母凈利潤同比(%)0%10%20%30%40%50%2010201220142016201820202022銷售毛利率(%)銷售凈利率(%)37 圖圖 45:電動缸結構圖電動缸結構圖 資料來源:廈門長控自動化設備公司官網、招商證券 2、貝斯特貝斯特(汽車覆蓋)(汽車覆蓋)貝斯特主業為貝斯特主業為汽車汽車零部件零部件、工裝工裝夾具夾具。公司起家于工裝夾具,后發展為渦輪增壓器零部件龍頭,2019 年收購蘇州赫貝斯,2020 年收購易通輕量化,
114、進入新能源汽車領域。目前公司主要產品包括渦輪增壓器精密軸承件、渦輪增壓器葉輪、渦輪增壓器中間殼、發動機缸體等關鍵汽車零部件,座椅構件等飛機機艙零部件。從營業收入結構來看,汽車零部件產品是公司創收的主要產品,2022 年占比為91.7%,同比+13.5%。歷年業績穩健,歷年業績穩健,2023 上半年業績實現同比高增。上半年業績實現同比高增。公司歷年業績保持相對穩健增長,2016-2022 年收入及歸母凈利潤復合增速均為 12.3%。公司 2022 年實現營業收入 10.97 億元,同比增長 3.8%,歸母凈利潤 2.29 億元,同比增長 16.4%。2023 上半年新能源汽車業務放量,疊加原材料
115、成本下降、降本增效等,公司收入同比增長 29.1%,歸母凈利潤同比增長 62.2%。圖圖 46:貝斯特貝斯特 2022 年年營業收入營業收入構成構成 圖圖 47:貝斯特貝斯特營業收入和歸母凈利潤及同比營業收入和歸母凈利潤及同比 資料來源:公司資料、招商證券 資料來源:公司資料、招商證券 公司公司主業主業毛利率、凈利率毛利率、凈利率分別維持在分別維持在 30%、20%以上以上。2017 年以來公司毛利率和凈利率先上升后下降,2022 年毛利率、凈利率分別為 34.3%和 21.1%,2023年影響公司盈利能力的原材料價格、疫情等外部不利因素逐漸消退,盈利能力有望改善。91.7%4.8%汽車零部件
116、工裝夾具其他零部件其他收入飛機機艙零部件0%5%10%15%20%02468101220182019202020212022營業收入(億元)歸母凈利潤(億元)營業收入同比(%)歸母凈利潤同比(%)38 圖圖 48:貝斯特貝斯特主要產品毛利率情況主要產品毛利率情況 資料來源:公司資料、招商證券 布局布局絲杠導軌絲杠導軌業務業務,部分產品已成功下線并送樣。部分產品已成功下線并送樣。2022 年 1 月,公司設立全資子公司“無錫宇華精機有限公司”,正式進軍絲杠導軌行業,瞄準高端機床、半導體裝備、自動化、機器人等中高端下游。2023 年上半年,宇華精機成功完成高精度滾珠絲杠副、直線導軌副的首臺套下線,
117、并將部分產品送樣至機床行業的戰略客戶處進行驗證。公司規劃“5+10”產能布局,計劃一期的絲杠導軌產值為 5 億元,二期產值為 10 億元,目前一期設備已到位。圖圖 49: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 圖圖 50:公司各類滾珠絲杠副產品實物公司各類滾珠絲杠副產品實物 資料來源:公司官網、招商證券 資料來源:無錫濱湖微信公眾號、招商證券 3、秦川機床(漢江機床)秦川機床(漢江機床)秦川機床主業分四大板塊,分別為主機業務、高端制造業務、核心零部件業務和秦川機床主業分四大板塊,分別為主機業務、高端制造業務、核心零部件業務和智能制造業務。智能制造業務。其中
118、主機和核心零部件是主要創收產品,2022 年營收占比分別為 52.8%、31.6%。集團包括了秦川機床本部、寶雞機床、漢江機床、漢江工具、沃克齒輪、秦川格蘭德、秦川寶儀等多家企業,其中漢江機床生產螺紋磨床及絲杠導軌產品。機床主機:機床主機:包括齒輪機床、精密磨床、加工中心、數控車銑類機床等。高端制造業務:高端制造業務:包括機器人關節減速器、精密(特種)齒輪箱等。核心零部件業務:核心零部件業務:包括刀具、汽車零部件、絲杠導軌、高速主軸、精密數控轉臺、高精度擺角頭、精密工裝夾具、精密鑄件等。智能制造業務:智能制造業務:包括智能機床、高檔數控系統、自動化生產線、數字化車間、秦川云等智能制造及核心數控
119、技術和服務業務。0102030405020152016201720182019202020212022毛利率(%)凈利率(%)39 圖圖 51:秦川機秦川機床床 2022 年營業收入結構年營業收入結構 圖圖 52:秦川機床秦川機床營業收入與凈利潤及其同比營業收入與凈利潤及其同比 資料來源:公司資料、招商證券 資料來源:公司資料、招商證券 改革效果明顯,業績大幅改善。改革效果明顯,業績大幅改善。通過內部管理改革、大股東資金支持以及注入優質資產,公司 2020 年扭虧為盈,實現歸母凈利潤 1.53 億元,同比增長 151%,2021 年實現歸母凈利潤 2.81 億元,同比增長 84.2%。2022
120、 年制造業景氣度下滑,機床行業需求減少,公司全年實現營業收入 41.01 億元,同比下降 18.8%,歸母凈利潤 2.75 億元,同比下滑 2%。圖圖 53:秦川機床秦川機床毛利率與凈利率毛利率與凈利率 資料來源:公司資料、招商證券 子公司子公司漢江機床絲杠導軌的技術沉淀深厚。漢江機床絲杠導軌的技術沉淀深厚。漢江從事滾動功能部件業務 50 余年,產品以滾珠絲杠副、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為主,多年來在加工工藝、計量檢測等方面積累形成核心競爭優勢。絲杠產品精度可穩定達到 P2-P3 級,代表了國內的領先水平,一部分用于秦川機床的產品,
121、另一部分外銷至機床、自動化及新能源汽車等領域。此外,漢江是螺紋磨床制造商,從設備層面對絲杠加工過程有更深刻的理解;應用方面,漢江背靠秦川機床,絲杠導軌直接供給秦川的部分機床主機,能夠在主機廠的應用中不斷改進和升級產品。漢江機床擴漢江機床擴產滾珠絲杠副和滾動直線導軌副,預計新增產滾珠絲杠副和滾動直線導軌副,預計新增年年銷售收入銷售收入 5 億元。億元。2022年,公司定增募投新能源汽車領域滾動功能部件研發與產業化項目,項目實施主體為漢江機床,總投資額為 2 億元,預計達產后新增滾珠絲杠/精密螺桿副產能28 萬件/年、滑動直線導軌產能 13 萬米/年,每年可增加銷售收入 5 億元。項目建設期共 3
122、 年,第 4 年開始投產,預計當年達產 70%,第五年全部達產。表表 26:秦川機床秦川機床新能源汽車領域滾動功能部件研發與產業化建設項目銷售收入預測新能源汽車領域滾動功能部件研發與產業化建設項目銷售收入預測 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(達產銷售收入(億億元)元)滾珠絲杠/精密螺桿副 980 28 萬件 2.74 螺母 102 30 萬件 0.31 52.8%31.6%8.8%機床類零部件類工具類儀器儀表類貿易類其他業務其他-40%-20%0%20%40%60%80%100%-10010203040506020182019202020212022營業收
123、入(億元)歸母凈利潤(億元)營業收入同比(%)歸母凈利潤同比(%)(15)(10)(5)051015202520152016201720182019202020212022毛利率(%)凈利率(%)40 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(達產銷售收入(億億元)元)滾動直線導軌 1050 13 萬米 1.37 滑塊 225 26 萬件 0.59 合計-5.00 資料來源:2022 年度向特定對象發行 A 股股票募集說明書、招商證券 4、鼎智科技鼎智科技(汽車覆蓋)(汽車覆蓋)鼎智科技主營業務是鼎智科技主營業務是線性執行器線性執行器,營收占比超過六成。,營收占比超
124、過六成。公司主要產品包括線性執行器、混合式步進電機、直流電機、音圈電機。廣泛應用于醫療診斷設備、生命科學儀器等醫療器械領域,以及機器人、流體控制、精密電子設備等工業自動化領域。營收規模高速擴張,歸母凈利潤持續增長。營收規模高速擴張,歸母凈利潤持續增長。近年來,由于人口老齡化、新冠疫情等因素的影響,體外醫療診斷設備的需求大幅增長,帶動公司營收從 2019 年的0.8 億元上漲至 2022 年的 3.2 億元,CAGR 為 58.7%;歸母凈利潤從 2019 年的216.5 萬元擴張至 2022 年的 1.0 億元,CAGR 為 259.9%,2019 年公司歸母凈利潤較低,主要受大額股份支付費用
125、拖累。未來下游醫療器械領域和工業自動化領域持續擴張有望帶動公司經營業績進一步提升。圖圖 54:鼎智科技鼎智科技線性執行器營收占比穩定在線性執行器營收占比穩定在 60%以上以上 圖圖 55:鼎智科技鼎智科技營業收入與歸母凈利潤及同比營業收入與歸母凈利潤及同比 資料來源:公司資料、招商證券 資料來源:公司資料、招商證券 毛利率穩步攀升毛利率穩步攀升,擁有擁有自制自制梯形絲杠技術梯形絲杠技術。公司的線性執行器定位高端市場,競爭企業較少,具有較高的產品議價權,因而毛利率較高,同時公司通過逐步使用自制絲杠取代外購絲杠降低成本,使得線性執行器的毛利率穩步增長,2022 年達到 64.9%。公司自制的絲杠主
126、要是梯形絲杠,采用滾壓技術,自主研發了絲杠矯直工藝,能夠實現梯形絲杠的自動校直。2023 年 6 月,鼎智成立子公司一和起(常州)智能科技并控股 70%,布局精密微型絲杠。圖圖 56:鼎智科技鼎智科技毛利率與凈利率情況毛利率與凈利率情況 0%20%40%60%80%100%20182019202020212022線性執行器音圈電機混合式步進電機其他直流電機其他業務收入-5%0%5%10%15%20%0.00.51.01.52.02.53.03.520182019202020212022營業收入(億元)歸母凈利潤(億元)營業收入同比(%)歸母凈利潤同比(%)0%10%20%30%40%50%60
127、%20182019202020212022毛利率(%)凈利率(%)41 資料來源:公司資料、招商證券 六、六、風險提示風險提示 1)技術)技術研發不及預期研發不及預期:精密絲杠和導軌對加工工藝要求較高,目前國內絲杠導軌制造廠商技術水平與國外先進廠商仍有距離,行業具有技術壁壘高、研發周期長、設備投資高等特點,因此國內廠商在技術迭代升級上存在慢于預期的可能性,或將導致產業崛起進度和相關制造企業成長速度不及預期。2)原材料及零部件價格大幅波動:)原材料及零部件價格大幅波動:原材料及零部件成本受多種因素影響,如市場供求、供應商變動、供應商生產狀況的變動及自然災害等。如果出現鋼材等原材料價格的大幅波動或
128、關鍵零部件短缺現象,將對絲杠導軌廠商的生產經營造成壓力。3)下游制造業需求復蘇不及預期:)下游制造業需求復蘇不及預期:絲杠導軌行業和下游制造業息息相關,若未來經濟增速及制造業需求恢復不及預期,下游資本開支減少將擠壓行業的盈利空間。4)行業競爭加劇風險:)行業競爭加劇風險:絲杠導軌行業競爭較激烈,可能發生部分細分領域的價格戰,或將導致企業盈利水平降低,非理性競爭也會加大企業經營風險,將影響國內絲杠導軌企業業績表現。圖圖 57:機械機械行業歷史行業歷史 PEBand 圖圖 58:機械機械行業歷史行業歷史 PBBand 資料來源:公司數據、招商證券 資料來源:公司數據、招商證券 15x25x30 x40 x55x050010001500200025003000Sep/21Mar/22Sep/22Mar/231.5x2.3x3.0 x3.8x4.5x0200400600800100012001400160018002000Sep/21Mar/22Sep/22Mar/23