機器人行業新技術專題（三）：冷鍛工藝極限精度C3兼具高效率低成本優勢-240313（15頁）.pdf

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1、敬請參閱最后一頁特別聲明 1 冷鍛工藝是制作行星滾柱絲杠螺紋的主流路線之一，應用場景與車銑磨工藝重合度較高冷鍛工藝是制作行星滾柱絲杠螺紋的主流路線之一，應用場景與車銑磨工藝重合度較高。螺紋加工方法最廣泛使用的是滾壓法（鍛壓的一種，含搓絲和滾絲）和切削法（含車削、銑削、磨削等）。兩類具體用于加工螺紋的方法是（1）車銑磨，指對粗坯件進行熱加工后，先用車削和銑削進行粗加工，后續余量精加工由磨削完成，以實現高精度；（2）冷鍛+磨削，指先采用冷軋技術直接將粗坯件加工至一定精度，后續余量精加工由磨削完成。冷鍛精度隨設備、模具和材料提升，目前極限精度冷鍛精度隨設備、模具和材料提升，目前極限精度 C3C3。據

2、寶飛螺官網 2020 年發布文章顯示，滾壓工藝可以保證 C5 精度的滾珠絲杠生產，使用特別勻質的材料可以生產 C3 精度的滾珠絲杠。目前已開始有冷鍛行星滾柱專利和論文發布，學界業界均在積極推進冷鍛行星滾柱絲杠工藝落地。冷鍛成本預計比車銑磨低冷鍛成本預計比車銑磨低 50%+,50%+,主要受益于加工速度提升。主要受益于加工速度提升。冷鍛工藝的綜合成本在理想情況下比車銑磨低約 58%。據測算，車銑磨的設備折舊成本+材料成本約 1460 元/根，冷鍛工藝約 616 元/根。主要差異來自于加工效率上的不同，冷鍛加工效率是切削的 2-10 倍。性能和成本的博弈性能和成本的博弈，中短期車銑磨和冷鍛工藝將并

3、存。，中短期車銑磨和冷鍛工藝將并存。若機器人的行星滾柱絲杠精度要求為 C5 級，則采用冷鍛工藝（前段冷鐓，中后段冷鍛）最具備經濟性；若機器人精度要求 C3-C5，則需要看材料是否能做到較好的勻質性，材料滿足情況的情況下選冷鍛工藝（前段冷鐓，中后段冷鍛）；若機器人精度要求 C3 級以上，仍需要在后道疊加磨床工藝進一步提升精度。由于技術尚未成熟，在中短期技術成熟的車銑磨路線和新興的冷鍛路線會并存，最終路線選擇由產業鏈各家公司的工藝積累、設備研發情況等因素共同決定。人形機器人正在邁入快速的技術和成本迭代階段，與“車銑+磨”工藝相比，“冷鍛+磨”工藝具備高效率和低成本特性，冷鍛精度上已能達到穩定的 C

4、5 級，磨床使用可穩定實現人形機器人滾柱絲杠合格件的加工，是適合高效率批量生產滾柱絲杠的方法。建議關注制造、模具和設備：制造環節建議關注冷鍛精密件供應商新坐標新坐標（具備模具設計加工、冷鍛工藝研發、專用工裝與設備設計等全產業鏈研發能力）；模具環節建議關注恒鋒工具（布局多種冷擠壓刀具，精密拉削刀具、花鍵量具等產品市占率第一）；設備環節包括搓絲機、滾絲機和滾壓機，核心看點是滾壓機國產化，建議關注思進智能（處國內冷成形裝備行業的技術領先地位）。技術路線不確定風險，人形機器人放量不及預期風險。行業年度報告 敬請參閱最后一頁特別聲明 2 內容目錄內容目錄 一、量產前夕，產業鏈急需高一致性&性價比制造絲杠

5、方案.4 二、市場擔心問題.7 2.1 極限精度？極限精度隨設備、模具和材料提升，目前極限精度 C3.7 2.2 落地時間？實驗室階段，學界業界均在逐步推進冷鍛行星滾柱絲杠.9 2.3 成本？冷鍛成本預計比車銑磨低 50%+,主要受益于加工速度提升.10 三、性能和成本的博弈，不同情境下最適合采用的制作方法.11 3.1 絲杠加工工藝的性能&成本四象限圖.11 3.2 冷鍛是否會替代車銑磨工藝？.11 四、投資建議.12 五、風險提示.13 圖表目錄圖表目錄 圖表 1：人形機器人發展情況.4 圖表 2：絲杠是機器人木桶短板，當前設備瓶頸極大.4 圖表 3：螺紋加工方法分類.5 圖表 4：截至

6、2021 年行星滾柱絲杠專利分布.5 圖表 5：螺紋滾柱通過模具一次性成型.6 圖表 6：車銑磨工藝與冷鍛工藝加工精度對比.6 圖表 7：冷擠壓內螺紋相比切削具備較多優勢.7 圖表 8：擠壓技術的國外發展歷史.7 圖表 9：DIN ISO 3408 標準公差等級.8 圖表 10：使用非常勻質的材料可以制作 C3 級別絲杠.8 圖表 11：螺紋牙數和運行時間影響行星滾柱絲杠精度.8 圖表 12：滾柱絲杠精度損失隨表面粗糙度增加而增加.8 圖表 13：絲杠精度損失率與材料硬度呈反向關系.9 圖表 14：絲杠精度損失率與材料彈性模量呈反向關系.9 圖表 15：行星滾柱絲杠專利申請圖顯示其還在成長期.

7、9 圖表 16：滾壓行星滾柱絲杠制作流程.10 圖表 17：滾壓螺紋相比切削具有高效率低成本優勢.10 圖表 18：滾壓螺紋效率較傳統車削加工提高近十倍.10 圖表 19：車銑磨工藝 VS 冷鍛工藝成本對比測算.10 圖表 20：絲杠加工工藝的性能&成本四象限圖.11 2VhZhUuUlYbWmP9PaOaQtRmMnPrNiNoOpMeRrQsO9PmNqQMYtRnQuOtRzR行業年度報告 敬請參閱最后一頁特別聲明 3 圖表 21：不同絲杠精度要求下，高性價比絲杠工藝的選擇.11 圖表 22：冷鍛和車銑磨工藝對比.11 圖表 23：同一個軸上成形螺紋和齒輪的加工工藝的比較.12 圖表 2

8、4：行星滾柱絲杠專利技術區域分布.12 圖表 25：主要專利權人排名.12 行業年度報告 敬請參閱最后一頁特別聲明 4 存在確定性需求，人形機器人成長空間廣闊。對人形機器人的需求持續存在，2023 年供給側變革推動人形機器人關注度提升。需求端，由于勞動力減少（惰性+人口老齡化），人工成本持續提高，疊加國家安全因素，人形機器人具備持續增長的確定性需求。供給端，生成式 AI 使具身智能具備落地可能性，產業鏈配套體系日漸完善，推動人形機器人打開增長空間。絲杠是最卡脖子環節，主要卡位在設備和工藝上。設備端，國內缺少高精度磨床設備，基本每家設備廠高精度磨床生產量不超過 20 臺/年，且多被訂購用于機床、

9、航空航天絲杠等，日本高精度設備對中國有部分禁售。采購周期長，同時磨床生產效率慢，因此亟待尋求更高效和更經濟性的技術路線。螺紋加工方法很多，其中最廣泛使用的是滾壓法（鍛壓的一種，含搓絲和滾絲）和切削法（含車削、銑削、磨削等）。兩類具體用于加工螺紋的方法是：（1）車銑磨，指對粗坯件進行熱加工后，先用車削和銑削進行粗加工，后續余量精圖表圖表1 1：人形機器人人形機器人發展情況發展情況 來源：國金證券研究所 圖表圖表2 2：絲杠是機器人木桶短板，當前設備瓶頸極大絲杠是機器人木桶短板，當前設備瓶頸極大 來源：國金證券研究所 行業年度報告 敬請參閱最后一頁特別聲明 5 加工由磨削完成，以實現高精度；（2）

10、冷鍛+磨削，指先采用冷軋技術直接將粗坯件加工至一定精度，后續余量精加工由磨削完成。圖表圖表3 3：螺紋加工方法分類螺紋加工方法分類 來源：王旭行星滾柱絲杠滾柱冷滾壓成形機理與實驗研究，國金證券研究所 行星滾柱絲杠技術仍處于發展期，冷鍛行星滾柱絲杠是新技術。根據行星滾柱絲杠技術專利分析、合享與德溫特專利數據庫，從專利申請趨勢看，目前行星滾柱絲杠處于技術發展期。從專利申請看 1988-2021 年，專利申請量由多到少分為行星滾柱絲杠螺紋加工工藝研究、行星滾柱絲杠設計研究和行星滾柱絲杠綜合性能測量方法三類，其中螺紋加工又以深孔內螺紋制造技術最多，其次是硬態車削工藝螺紋磨削用砂輪廓形修整及保持技術，再

11、次是大長徑比外螺紋制造技術和螺紋硬態車削工藝。圖表圖表4 4：截至截至 2 2021021 年行星滾柱絲杠專利分布年行星滾柱絲杠專利分布 一級技一級技術術 二級技術二級技術 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 1 行星滾柱絲杠設計研究 1.1 總體結構設計 2 1 1 2 3 2 2 7 2 1

12、1 5 7 3 11 4 7 10 7 13 7 5 14 22 26 16 23 39 31 38 37 27 36 13 1.2 嚙合機理與接觸特性研究 1 5 1 1.3 靜剛度與變形研究 1 1.4 載荷分布與均載方法研究 2 1 1 2 3 1.5 摩擦機理與傳動效率研究 1 1 2 行星滾柱絲杠螺紋加工工藝研究 2.1 螺紋硬態車削工藝研究 1 2 1 1 1 1 1 1 2.2 螺紋磨削用砂輪廓形修整及保持技術 1 2 1 1 1 1 1 3 3 4 4 2 8 2 2.3 深孔內螺紋制造技術研究 1 3 1 1 1 1 1 1 3 1 1 4 5 4 3 6 2 10 4 13

13、 14 2.4 大長徑比外螺紋制造技術研究 1 1 1 1 1 3 3 1 2 行業年度報告 敬請參閱最后一頁特別聲明 6 3 行星滾柱絲杠綜合性能測量方法 3.1 內外螺紋檢測技術研究 1 2 3.2 傳動精度測量試驗研究 1 1 3 4 4 2 2 4 5 3 1 1 3 3.3 剛度特性試驗研究 1 1 1 3 3 2 1 3.4 傳動效率測量試驗研究 1 1 1 1 1 7 4 3 11 5 5 來源：田青行星滾柱絲杠技術專利分析，國金證券研究所 切削是當前行星滾柱絲杠螺紋主流加工方式，但總體上并不一定具備最好的經濟性。切削（含車削、銑削、磨削）屬于材料去除加工，加工過程中金屬纖維被切

14、斷，導致后續產品容易存在效率低（車削耗時是滾壓的 5-10 倍）、原材料利用率低（車削材料利用率低于 70%）、一致性差和壽命短等問題。因此 2014 年趙升噸和張大偉等采用滾壓成形方法試制出螺紋滾柱。2017 年段體清提出在一次軋制成形過程中同時生成螺紋部分和齒輪部分。圖表圖表5 5：螺紋滾柱通過模具一次性成型螺紋滾柱通過模具一次性成型 來源：螺紋滾柱軋制工藝研究，國金證券研究所 冷成型的行星滾柱絲兼備成本優勢和質量優勢。冷擠壓是最好的材料凈成形工藝之一，具備綠色環保、材料利用率高和強化材料等優點，采用冷擠壓成形工藝加工的零件具有精度高、強度高和使用壽命長的優勢，適用于大批量生產，可大幅降低

15、生產成本和提高生產效率。與車銑磨工藝相比，冷鍛工藝加工的產品有更高的強度和表面質量。車銑磨工藝可以滿足對零件尺寸精度和表面光潔度要求較高的應用領域，通常用于制造金屬零件的加工。冷鍛工藝可以提供更高的材料強度和表面質量，因此在一些對零件性能要求較高的領域得到廣泛應用，通常用于生產高強度、高精度的金屬零件。圖表圖表6 6：車銑磨工藝與冷鍛工藝加工精度對比車銑磨工藝與冷鍛工藝加工精度對比 極限精度極限精度 加工精度加工精度 表面粗糙度表面粗糙度 加工速度加工速度 車 0.1 IT7IT5 Ra0.04-0.01m 快 銑-IT16IT8 Ra0.63-5m 快 磨 好于 0.01 IT8IT5 甚至

16、更高 好于 Ra0.01m 慢 車+銑+磨 好于 0.01 較快 冷鍛-C5，極限下 C3,快 冷鍛+磨 好于 0.01-較快 行業年度報告 敬請參閱最后一頁特別聲明 7 來源：荷蘭漢布雷格機床公司官網，金屬切削刀具與機床，寶飛螺官網，調研資料，國金證券研究所 冷擠壓內螺紋相比切削具備高強度、高精度、高光潔度、低耗材等優勢。據內螺紋冷擠壓工藝的研究現狀與發展趨勢_陳鑫，冷擠壓內螺紋具備的優勢包括（1）高強度：內螺紋冷擠壓金屬產生形變時，材料內部的晶粒發生滑移，晶格扭曲，金屬纖維呈連續的流線型，組織結構緊密，使螺紋的強度大幅提升，抗拉強度提升 20%以上，抗剪強度提升5%-10%，硬度提升 40

17、%以上。（2）高精度：使用冷擠壓方式加工內螺紋，螺紋孔擴張量極小，內螺紋行位誤差小，成形精度高，質量穩定。（3）高光潔度：擠壓絲錐的擠壓棱齒表面對內螺紋表面產生擠光作用，成形后的內螺紋表面光潔度極好，表面粗糙度可以達 Ra0.4-0.8。（4）省耗材：加工過程中沒有切屑產生，大幅提升材料的利用率。（5）適合深孔和盲孔加工：由于擠壓過程中不需要清除切屑，從而避免了因排屑困難或切屑擁塞而導致的絲錐崩刃、折斷。圖表圖表7 7：冷擠壓內螺紋相比切削具備較多優勢冷擠壓內螺紋相比切削具備較多優勢 考核指標考核指標 冷擠壓相比切削內螺紋優勢冷擠壓相比切削內螺紋優勢 強度 提升?？估瓘姸忍岣?20%以上，抗剪

18、強度提高 5%10%，內螺紋表面的冷作硬化層厚度約為 0.15 mm，硬度提高 40%以上 內螺紋精度 提升。螺紋孔擴張量極小，內螺紋行位誤差小，成形精度高，質量穩定 表面質量 提升。擠壓絲錐的擠壓棱齒表面對內螺紋表面產生擠光作用，成形后的內螺紋表面光潔度極好，表面粗糙度可以達 Ra0.4-0.8 耗材 更省。加工過程中沒有切屑產生，大幅提升材料的利用率 深孔和盲孔加工 更適合。由于擠壓過程中不需要清除切屑，從而避免了因排屑困難或切屑擁塞而導致的絲錐崩刃、折斷 來源：陳鑫內螺紋冷擠壓工藝的研究現狀與發展趨勢，國金證券研究所 2 2.1.1 極限精度？極限精度？極限精度極限精度隨設備、模具和材料

19、提升，目前極限精度隨設備、模具和材料提升，目前極限精度 C C3 3 冷鍛的精度主要受設備、材料和模具影響。螺紋滾壓或螺紋旋鍛專利最早于 1831 年由 Hazard Knowles 提出，該專利使用平模制造木螺釘。在起步階段被認為是一種粗糙的低精度工藝，僅限于制作木螺釘、馬車螺栓、爐灶螺栓和其他低精度緊固件。這主要是模具制造精度、模具鋼和螺釘毛坯的良好成型鋼的可用性的限制導致的。直至一二戰航天工業的戰時需求，疊加圓柱模滾壓機械和模具的進步，螺紋滾壓才成為生產高精度形狀的方法，后來逐步演變到用圓柱形模具滾壓工藝制作精密絲杠和執行器絲杠。圖表圖表8 8：擠壓技術的國外發展歷史擠壓技術的國外發展歷

20、史 時間時間 應用國家應用國家 應用領域應用領域 狀態狀態 18 世紀末 法國 軟金屬 鉛、錫 第一次世界大戰后 德國 有色金屬 鋁質及鋅質 電容器充體 1937 年 德國 軍工 批量冷擠壓鋼彈殼 1947 年 德國、美國 冷擠壓技術正式進入民用企業 迅速得到廣泛運用 1957 年 日本 首次引入冷擠壓技術用于鐘表等精密儀器工業中 很快向汽車、電器行業應用并快速擴大發展 來源：伊作芳冷鍛件生產過程開發項目質量管理研究，國金證券研究所 設備端進口已能達到 C5 水平，材料理想的情況下可達到 C3 精度。據寶飛螺官網 2020 年發布文章顯示，現行的滾壓工藝完全可以保證 C5 精度的滾珠絲杠生產，

21、使用特別勻質的材料可以生產 C3 精度的滾珠絲杠。行業年度報告 敬請參閱最后一頁特別聲明 8 圖表圖表9 9：D DIN ISO 3408IN ISO 3408 標準公差等級標準公差等級 圖表圖表1010：使用非常勻質的材料可以制作使用非常勻質的材料可以制作 C3C3 級別絲杠級別絲杠 工作行程 lu mm 目標行程誤差 ep 公差等級 0 1 3 5 7 10 0 315 4 6 12 23 52 210 來源：寶飛螺官網，國金證券研究所 來源：寶飛螺官網，國金證券研究所 行星滾柱絲杠的精度受滾柱螺紋牙數和鍛造時長的影響，材料表面粗糙度降低絲杠精度。根據行星滾柱絲杠承載與摩擦特性研究_杜興，

22、行星滾柱絲杠的精度損失隨著鍛造運行時間的增加而增加，同時，隨著滾柱螺紋牙數的增加，行星滾柱絲杠的精度損失也呈現緩慢增加的趨勢。因此，盡管螺紋牙數的增加有利于減小滾柱螺紋牙接觸力，但仍然會導致行星滾柱絲杠的精度降低。同時，材料的表面粗糙度越大，總實際接觸面積越大，磨損深度也就越大，導致精度損失增加。圖表圖表1111：螺紋牙數和運行時間影響行星滾柱絲杠精度螺紋牙數和運行時間影響行星滾柱絲杠精度 圖表圖表1212：滾柱絲杠精度損失隨表面粗糙度增加而增加滾柱絲杠精度損失隨表面粗糙度增加而增加 來源：杜興行星滾柱絲杠承載與摩擦特性研究，國金證券研究所 來源：杜興行星滾柱絲杠承載與摩擦特性研究，國金證券研

23、究所 材料的硬度和彈性模量的增加將提高絲杠精度。在行星滾柱絲杠中，絲桿、滾柱和螺母的螺紋滾道表面硬度通常為 58-62 HRC。接觸點實際總面積隨著材料硬度的降低而增加，而實際總接觸面積的減少使得精度損失降低，因此，材料硬度與加工的絲杠精度損失率呈反向關系。隨著材料彈性模量比的降低，滾柱螺紋牙接觸變形增加，從而載荷分布更均勻，實際接觸面積分布更均勻，精度損失率上升。因而材料彈性模量與加工的絲杠精度也呈反向關系。0.0080.0090.0100.0110.0120.0130.0140.0150.0160.017Ra0.3Ra0.5Ra0.8Ra1.6精度損失率(/h)表面粗糙度()行業年度報告

24、敬請參閱最后一頁特別聲明 9 圖表圖表1313：絲杠精度損失率與材料硬度呈反向關系絲杠精度損失率與材料硬度呈反向關系 圖表圖表1414：絲杠精度損失率與材料彈性模量呈反向關系絲杠精度損失率與材料彈性模量呈反向關系 來源：杜興行星滾柱絲杠承載與摩擦特性研究，國金證券研究所 來源：杜興行星滾柱絲杠承載與摩擦特性研究，國金證券研究所 2 2.2 2 落地時間？落地時間？實驗室階段，實驗室階段，學界業界均在逐步推進冷鍛行星滾柱絲杠學界業界均在逐步推進冷鍛行星滾柱絲杠 行星絲杠技術發展尚在發展階段，海外龍頭對技術保密性較高，國內尚在初始階段，由于各家的技術積累、路徑依賴性和目標不同，重點攻克冷鍛方向的絲

25、杠的公司較少。但不失為一種較好的可行方向，近年國內外的研究也在逐步落地推進。目前滾柱冷滾壓成形主要停留在實驗研究階段，距離下一步工業應用還有一定距離。圖表圖表1515：行星滾柱絲杠專利申請圖顯示其還在成長期行星滾柱絲杠專利申請圖顯示其還在成長期 來源：田青行星滾柱絲杠技術專利分析，國金證券研究所（1）學界：冷鍛行星滾柱絲杠論文較少，多為與業界合作產物。2015 年西安交通大學的張大偉和趙升噸證明了批量化生產螺紋和花鍵同步滾壓精確塑形的可行性；2020 年重慶大學的王旭研究了滾壓輪的幾何設計方法、材料流動機理和力能參數計算等內容，為冷滾壓設備的選擇和設計提出了理論依據；2022 年重慶大學的李承

26、勝研究了行星滾柱絲杠滾柱滾壓校直機理與實驗驗證，對提供滾柱精度和一致性提供了理論依據和工程應用價值。其中王旭論文借用了新劍傳動的寶飛螺設備，李承勝論文依托于某企業冷軋先進制造工程技術研發項目。（2）業界：2020 年上海邁道汽配公司申請了一種擠壓制造行星滾珠絲杠用滾柱制造方法，通過滲碳或滲氮后大幅提升表面強度和硬度，擠壓工藝下的螺紋內應力小且強度大。0.00880.00920.00960.01000.01040.01085456586062精度損失率(/h)材料硬度(HRC)0.00760.0080.00840.00880.00920.00961/1.51/1.21/11/0.81/0.5精度

27、損失率(/h)彈性模量比行業年度報告 敬請參閱最后一頁特別聲明 10 圖表圖表1616：滾壓行星滾柱絲杠制作流程滾壓行星滾柱絲杠制作流程 來源：一種行星滾柱絲杠用滾柱及制造方法，國金證券研究所 2 2.3 3 成本成本？冷鍛成本預計比車銑磨低？冷鍛成本預計比車銑磨低 5 50 0%+,+,主要受益于加工速度提升主要受益于加工速度提升 由于行星滾柱絲杠技術路徑不同，各家的參數也處于保密階段，我們在此對各參數進行假設后測算。（1）設備價格：我們假設冷鐓設備 20 萬元/臺，為了減少磨床工作量，采用精度較高的進口車銑床（假設 800 萬元/臺）或滾壓機（假設 500 萬元/臺）。由于冷鍛加工流程只需

28、要低難度的退火，而車銑磨對熱處理要求較高，因此假設熱處理設備方面，車銑磨工藝假設需要 50 萬元，冷鍛工藝假設需要 15 萬元。假設設備按十年折舊。（2）設備數量：由下圖可知，冷鍛的加工速度是切削加工的 3-10 倍，由于磨床這邊的速度較低，假設需要 5 臺車床同時工作才能拉平與冷鍛床的加工速度，因此對應車銑床相應成本為 4000 萬元。圖表圖表1717：滾壓螺紋相比切削具有高效率低成本優勢滾壓螺紋相比切削具有高效率低成本優勢 圖表圖表1818：滾壓螺紋效率較傳統車削加工提高近十倍滾壓螺紋效率較傳統車削加工提高近十倍 來源：齊會萍螺紋冷滾壓理論與工藝參數研究，國金證券研究所 來源：王旭行星滾柱

29、絲杠滾柱冷滾壓成形機理與實驗研究，國金證券研究所（3）加工速度：行星滾柱絲杠由恒星絲杠 1 根、行星小絲杠 8 根和螺母 1 個組成，假設三類的加工時間分別是 8/2/10分鐘/個/臺。則單個行星滾柱絲杠綜合加工時間為 34 分鐘。（4）材料成本：假設熱處理后鋼材價格為 16000 元/噸，機器人滾柱絲杠單根重量假設 1kg，則原材料成本約 16 元。假設車銑磨和冷鍛工藝的材料利用率分別為 60%、90%，則對應原材料成本分別為 27、18 元/根。圖表圖表1919：車銑磨工藝車銑磨工藝 V VS S 冷鍛工藝成本對比測算冷鍛工藝成本對比測算 項目項目 車銑磨車銑磨 冷鍛冷鍛 流程流程 數值數

30、值 冷鍛冷鍛 數值數值 車銑磨車銑磨 冷鍛冷鍛 設備價格（萬元）冷鐓 20 冷鐓 20 4.72 4.72 車銑 4000 滾壓機 500 944.44 118.06 磨 2000 磨 2000 472.22 472.22 熱處理 50 熱處理 15 11.81 3.54 總設備成本（萬元）6070 2535 1,433.19 598.54-58%材料利用率 60%90%27 18-33%合計成本（元/根）1,460 616-58%來源：國金證券研究所測算 測算結果顯示，冷鍛工藝的綜合成本在理想情況下比車銑磨低約 58%。車銑磨的設備折舊成本+材料成本約 1460 元/根，冷鍛工藝約 616

31、元/根。主要差異來自于加工效率上的不同。020406080010203040生產率（件/min）螺紋直徑（mm）螺紋滾壓機床螺紋車削機床行業年度報告 敬請參閱最后一頁特別聲明 11 3 3.1.1 絲杠加工工藝絲杠加工工藝的性能的性能&成本四象限圖成本四象限圖 綜上所述，成本上看，行星滾柱絲杠成本是冷鍛車銑磨；由于冷鍛的加工效率是切削加工的 2-10 倍，加工過程中使用的設備量少且材料利用率高，因此具備較低的成本。精度上看當前冷鍛車銑磨。冷鍛精度當前穩定精度可做到 C5 級別，材料質地較好時精度可做到 C3 級別。車床若采用荷蘭漢布雷格可達到 0.1精度，綜合精度介于冷鍛和磨床之間。高精度磨床

32、可以達到 C0 級精度。圖表圖表2020：絲杠加工工藝的絲杠加工工藝的性能性能&成本四象限圖成本四象限圖 來源：國金證券研究所 若機器人的行星滾柱絲杠精度要求為 C5 級，則采用冷鍛工藝（前段冷鐓，中后段冷鍛）最具備經濟性；若機器人精度要求 C3-C5，則需要看材料是否能做到較好的勻質性，材料滿足情況的情況下選冷鍛工藝（前段冷鐓，中后段冷鍛）；若機器人精度要求 C3 級以上，仍需要在后道疊加磨床工藝進一步提升精度。圖表圖表2121：不同絲杠精度要求下，高性價比絲杠工藝的選擇不同絲杠精度要求下，高性價比絲杠工藝的選擇 精度要求精度要求 高性價比工藝高性價比工藝 附加條件附加條件 C5 前段冷鐓，

33、中后段冷鍛 產業鏈摩擦成本較低 C3-C5 前段冷鐓，中后段冷鍛+材料具備較好的勻質性 高于 C3 前段冷鐓，中段冷鍛，后道磨床 +先鍛后磨的工藝成熟 來源：寶飛螺官網，國金證券研究所 3 3.2.2 冷鍛是否會替代車銑磨工藝？冷鍛是否會替代車銑磨工藝？制造業本質上追求性價比，所以車銑磨工藝和冷鍛工藝未來需要比拼的是誰更具備性價比。因此需要從各方案的瓶頸出發思考。圖表圖表2222：冷鍛和車銑磨工藝對比冷鍛和車銑磨工藝對比 工藝路線工藝路線 優點優點 缺點缺點 冷鍛 性價比高：成本低，效率高，綠色環保，強度大，一致性好 技術不成熟：冷鍛滾柱絲杠尚無批量成熟案例；摩擦成本；產業鏈配套不成熟 車銑磨

34、 技術較為成熟，產業鏈當前主流路線 一致性低，加工速度較慢，材料利用率較低 來源：內螺紋冷擠壓工藝的研究現狀與發展趨勢_陳鑫，國金證券研究所 冷鍛的困境在于工藝不成熟，尚在實驗室階段。目前無論是產業界還是學界，對冷鍛制作絲杠的積累相比于車銑磨來講更少，產業鏈配套也不齊全。在設備上，目前得依賴進口寶飛螺、肯尼迪等公司設備；制作上，只有新坐標和部分未上市公司有相關工藝積累和投入。因此冷鍛從實驗室走向大批量應用還要經過多重考驗：提升工藝成熟度；在產業鏈配套弱勢的情況下，證明從車銑磨工藝切換成冷鍛工藝的摩擦成本+后期帶來的效益低于采用車銑磨工藝的效益；材料要求提升；后道精磨配套工藝成熟。行業年度報告

35、敬請參閱最后一頁特別聲明 12 車銑磨技術較為成熟，其困境在于速度較低。若單磨床的效率提升（通過多線磨頭工藝、復合磨床工藝等），且高精度磨床實現國產化替代以大幅降低磨床價格，同時大幅提升磨床產量，則采用磨床工藝最優。否則前道還是需要疊加車銑工藝，同樣若車銑的技術改進使得加工速度大幅提升至冷鍛水平，則車銑磨的方式會持續沿用，并減少換技術路線的摩擦成本。圖表圖表2323：同一個軸上成形螺紋和齒輪的加工工藝的比較同一個軸上成形螺紋和齒輪的加工工藝的比較 成形方法成形方法 設備數量設備數量 設備復雜程度設備復雜程度 成形過程成形過程 成形時間成形時間 現有成形方法 減材/切削加工 2 普通設備 按先后

36、順序切削成形螺紋和齒輪 比較長 等材/軋制成形 2 普通設備 按先后順序軋制成形螺紋和齒輪 長 等材/軋制成形 1 設備比較復雜 按先后順序軋制成形螺紋和齒輪 短 本文方法 等材/軋制成形 1 基于普通設備 同時軋制形螺紋和齒輪 最短 來源：段體清螺紋滾柱軋制工藝研究，國金證券研究所 因此在中短期技術成熟的車銑磨路線和新興的冷鍛路線會并存，最終路線選擇由產業鏈各家公司的工藝積累、設備研發情況等因素共同決定。當前我國申請的行星滾柱絲杠專利數量愈發增加，技術還在發展階段，尚未完全定型，仍具有較大的自主創新研究空間。圖表圖表2424：行星滾柱絲杠專利技術區域分布行星滾柱絲杠專利技術區域分布 圖表圖表

37、2525：主要專利權人排名主要專利權人排名 來源：田青行星滾柱絲杠技術專利分析，國金證券研究所 來源：田青行星滾柱絲杠技術專利分析，國金證券研究所 人形機器人正在邁入快速的技術和成本迭代階段，與“車銑+磨”工藝相比，“冷鍛+磨”工藝具備高效率和低成本特性，冷鍛精度上已能達到 C5 級，磨床使用可穩定實現人形機器人滾柱絲杠合格件的加工，是適合高效率批量生產滾柱絲杠的方法。建議關注制造、模具和設備：（1）制造環節建議關注冷鍛精密件供應商新坐標（具備模具設計加工、冷鍛工藝研發、專用工裝與設備設計等全產業鏈研發能力）；（2）模具環節建議關注恒鋒工具（布局多種冷擠壓刀具，精密拉削刀具、花鍵量具等產品市占

38、率第一）；（3）設備環節包括滾絲機和滾壓機，核心看點是滾壓機國產化，建議關注思進智能（處國內冷成形裝備行業的技術領先地位）。行業年度報告 敬請參閱最后一頁特別聲明 13 技術路線不確定風險。由于絲杠螺紋的加工技術路線具備多樣化，主流技術路線除冷鍛外還包含車銑磨等切削技術路線，隨企業實際能力發展具體可能選擇非冷鍛技術路線，導致相關公司的經營業績增長不及預期。人形機器人放量不及預期風險。若人形機器人因其性能或供需方面的原因導致放量不及預期，相關設備廠商和制造廠商的經營業績增長都可能不及預期。行業年度報告 敬請參閱最后一頁特別聲明 14 行業投資評級的說明：行業投資評級的說明：買入：預期未來 36

39、個月內該行業上漲幅度超過大盤在 15%以上；增持：預期未來 36 個月內該行業上漲幅度超過大盤在 5%15%；中性：預期未來 36 個月內該行業變動幅度相對大盤在-5%5%；減持：預期未來 36 個月內該行業下跌幅度超過大盤在 5%以上。行業年度報告 敬請參閱最后一頁特別聲明 15 特別聲明：特別聲明：國金證券股份有限公司經中國證券監督管理委員會批準，已具備證券投資咨詢業務資格。本報告版權歸“國金證券股份有限公司”（以下簡稱“國金證券”）所有，未經事先書面授權，任何機構和個人均不得以任何方式對本報告的任何部分制作任何形式的復制、轉發、轉載、引用、修改、仿制、刊發，或以任何侵犯本公司版權的其他方

40、式使用。經過書面授權的引用、刊發，需注明出處為“國金證券股份有限公司”，且不得對本報告進行任何有悖原意的刪節和修改。本報告的產生基于國金證券及其研究人員認為可信的公開資料或實地調研資料，但國金證券及其研究人員對這些信息的準確性和完整性不作任何保證。本報告反映撰寫研究人員的不同設想、見解及分析方法，故本報告所載觀點可能與其他類似研究報告的觀點及市場實際情況不一致，國金證券不對使用本報告所包含的材料產生的任何直接或間接損失或與此有關的其他任何損失承擔任何責任。且本報告中的資料、意見、預測均反映報告初次公開發布時的判斷，在不作事先通知的情況下，可能會隨時調整，亦可因使用不同假設和標準、采用不同觀點和

41、分析方法而與國金證券其它業務部門、單位或附屬機構在制作類似的其他材料時所給出的意見不同或者相反。本報告僅為參考之用，在任何地區均不應被視為買賣任何證券、金融工具的要約或要約邀請。本報告提及的任何證券或金融工具均可能含有重大的風險，可能不易變賣以及不適合所有投資者。本報告所提及的證券或金融工具的價格、價值及收益可能會受匯率影響而波動。過往的業績并不能代表未來的表現?？蛻魬斂紤]到國金證券存在可能影響本報告客觀性的利益沖突，而不應視本報告為作出投資決策的唯一因素。證券研究報告是用于服務具備專業知識的投資者和投資顧問的專業產品，使用時必須經專業人士進行解讀。國金證券建議獲取報告人員應考慮本報告的任何

42、意見或建議是否符合其特定狀況，以及（若有必要）咨詢獨立投資顧問。報告本身、報告中的信息或所表達意見也不構成投資、法律、會計或稅務的最終操作建議，國金證券不就報告中的內容對最終操作建議做出任何擔保，在任何時候均不構成對任何人的個人推薦。在法律允許的情況下，國金證券的關聯機構可能會持有報告中涉及的公司所發行的證券并進行交易，并可能為這些公司正在提供或爭取提供多種金融服務。本報告并非意圖發送、發布給在當地法律或監管規則下不允許向其發送、發布該研究報告的人員。國金證券并不因收件人收到本報告而視其為國金證券的客戶。本報告對于收件人而言屬高度機密，只有符合條件的收件人才能使用。根據證券期貨投資者適當性管理

43、辦法，本報告僅供國金證券股份有限公司客戶中風險評級高于 C3 級(含 C3 級）的投資者使用；本報告所包含的觀點及建議并未考慮個別客戶的特殊狀況、目標或需要，不應被視為對特定客戶關于特定證券或金融工具的建議或策略。對于本報告中提及的任何證券或金融工具，本報告的收件人須保持自身的獨立判斷。使用國金證券研究報告進行投資，遭受任何損失，國金證券不承擔相關法律責任。若國金證券以外的任何機構或個人發送本報告，則由該機構或個人為此發送行為承擔全部責任。本報告不構成國金證券向發送本報告機構或個人的收件人提供投資建議，國金證券不為此承擔任何責任。此報告僅限于中國境內使用。國金證券版權所有，保留一切權利。上海上海 北京北京 深圳深圳 電話：021-80234211 郵箱： 郵編：201204 地址：上海浦東新區芳甸路 1088 號 紫竹國際大廈 5 樓 電話：010-85950438 郵箱： 郵編：100005 地址：北京市東城區建內大街 26 號 新聞大廈 8 層南側 電話：0755-83831378 傳真：0755-83830558 郵箱： 郵編：518000 地址：深圳市福田區金田路 2028 號皇崗商務中心 18 樓 1806