《鋼鐵行業人形機器人材料需求系列報告之四:減速器材料工藝優化正當時-250515(29頁).pdf》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《鋼鐵行業人形機器人材料需求系列報告之四:減速器材料工藝優化正當時-250515(29頁).pdf(29頁珍藏版)》請在三個皮匠報告上搜索。
1、本公司具備證券投資咨詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 1 人形機器人材料需求系列報告之四 減速器材料:工藝優化正當時 2025 年 05 月 15 日 精密減速器是機器人的核心部件。精密減速器在人形機器人的動力傳輸系統中扮演著至關重要的角色,是連接伺服電機與機器人關節的關鍵部件。其主要作用是將伺服電機輸出的高轉速、低扭矩的動力,轉換為低轉速、高扭矩的動力,以滿足機器人關節對扭矩和轉速的需求。諧波減速器為主,精密行星減速器為輔。精密減速器包括諧波減速器、RV 減速器、擺線針輪行星減速器、精密行星減速器等。隨著移動機器人部分關節因體積、重量等邊界條件限制,需要采用輕量化的技術路
2、徑,諧波減速器憑借體積小、質量小、減速比大、扭矩密度較高、軸向尺寸小等特點以及能在密閉空間、介質輻射的工況下正常工作等優點應用廣泛;而精密行星減速器主要應用在精度要求較低的部位,其剛性更高、壽命更長且價格更便宜。諧波減速器對材料要求更高。諧波減速器通過柔性構件來實現機械傳動,國內諧波減速器失效的主要表現為齒輪磨損后導致傳動精度嚴重下降,這對柔輪和剛輪的材料性能提出了更高的要求,需要有高韌性、高強度和高耐磨性。柔輪:精沖技術有望降本增效。由于長期連續承受交變載荷,發生周期性變形,柔輪應具有良好的韌性、強度以及優良的切削性能??梢酝ㄟ^優化柔輪結構參數、齒形參數和制造精度等措施,或改善材料的顯微組織
3、以及提高力學性能來提高柔輪的質量。精密沖壓是在普通沖壓工藝的基礎上發展起來的一種物料加工方法,可以獲得精密優質的零件,在汽車行業中已有成熟的應用。由于精沖工藝制板精度高、生產效率高、質量好、適合大批量生產產品,有望為柔輪等機器人材料降本增效。剛輪:球墨鑄鐵輕量化替代。為保證諧波減速器承載能力、服役壽命,柔輪材料采用的高強鋼,其硬度通常高出與之嚙合的剛輪 3-7HRC,因此剛輪往往更容易磨損,導致傳動效果變差甚至減速器失效。球墨鑄鐵具有易切削、自潤滑,耐磨的優異特性,在減重 5%10%的同時,球墨鑄鐵的硬度、耐磨性更強,在剛輪材料中是對傳統合同鋼的良好替代。機器人放量在即,特鋼需求迎來新的應用場
4、景。人形機器人量產在即,2025年特斯拉計劃生產數千臺人形機器人,2027 年產量有望超過 50 萬臺。人形機器人自由度大增,特斯拉 Optimus 二代單臺諧波減速器用量 16 個,而傳統多關節機器人平均僅使用 3.5 個,諧波減速器需求有望大增。按照中期 100 萬臺、遠期1000 萬臺規模測算,諧波減速器用鋼材市場規模分別為 19.15、191.5 億元。按20%的技術替代率,精沖鋼/球墨鑄鐵市場規模拉動分別為 3.83、38.3 億元。投資建議:機器人放量有望對精沖鋼、球墨鑄鐵等材料形成需求拉動,精沖鋼行業推薦翔樓新材,翔樓新材未來產能將進一步提升,產品結構優化,我們預計公司 2025
5、-2027 年歸母凈利潤分別為 2.43、2.95 和 3.51 億元,對應現價,PE 分別為 31/25/21 倍,維持“推薦”評級;球墨鑄鐵行業建議關注恒工精密。風險提示:人形機器人放量不及預期,材料應用不及預期,原材料價格波動風險等。重點公司盈利預測、估值與評級 代碼 簡稱 股價(元)EPS(元)PE(倍)評級 2024A 2025E 2026E 2024A 2025E 2026E 301160.SZ 翔樓新材 92.25 2.55 2.99 3.63 36 31 25 推薦 資料來源:Wind,民生證券研究院預測;(注:股價為 2025 年 5 月 15 日收盤價)推薦 維持評級 分析
6、師 邱祖學 執業證書:S0100521120001 郵箱: 研究助理 范鈞 執業證書:S0100124080024 郵箱: 相關研究 1.鋼鐵周報 20250511:宏觀政策托底,鋼材需求有望邊際改善-2025/05/11 2.鋼鐵行業 2024 年年報及 2025 年一季報總結:提振內需+嚴控產量,鋼材供需格局“柳暗花明”-2025/05/08 3.鋼鐵周報 20250504:粗鋼限產預期再起,鋼廠利潤有望回升-2025/05/04 4.鋼鐵周報 20250427:關稅政策有所緩和,鋼價企穩回升-2025/04/27 5.鋼鐵周報 20250420:關稅交易或已結束,期待國內宏觀政策對沖-2
7、025/04/20 行業深度研究/鋼鐵 本公司具備證券投資咨詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 2 目錄 1 諧波減速器是人形機器人優選方案.3 1.1 精密減速器是機器人核心部件.3 1.2 人形機器人諧波減速器為主,精密行星減速器為輔.4 2 減速器材料:工藝優化正當時.7 2.1 諧波減速器對材料要求更高.7 2.2 柔輪:諧波減速器核心部件,精沖技術有望降本增效.9 2.3 剛輪:球墨鑄鐵輕量化替代.15 3 機器人放量在即,特鋼需求迎來新的應用場景.17 4 投資建議及重點標的.20 4.1 投資建議.20 4.2 翔樓新材:立足精沖材料國產替代,高端產能逐步釋放.
8、20 4.3 恒工精密:一體化連鑄球墨龍頭,減速器材料布局初見成效.25 5 風險提示.27 插圖目錄.28 表格目錄.28 行業深度研究/鋼鐵 本公司具備證券投資咨詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 3 1 諧波減速器是人形機器人優選方案 1.1 精密減速器是機器人核心部件 按照控制精度劃分,減速器可分為一般傳動減速器和精密減速器。一般傳動減速器控制精度低,可滿足機械設備基本的動力傳動需求。精密減速器回程間隙小、精度較高、使用壽命長,更加可靠穩定,主要應用于機器人、數控機床等高端領域。精密減速器主要用于降低轉速和增加扭矩,是連接伺服電機與機器人關節的關鍵部件。其主要作用是將
9、伺服電機輸出的高轉速、低扭矩的動力,轉換為低轉速、高扭矩的動力,以滿足機器人關節對扭矩和轉速的需求。在機器人的運動過程中,伺服電機以較高的轉速運轉,產生的扭矩相對較小,而機器人關節需要較大的扭矩來驅動肢體進行各種動作,如行走、抓取、搬運等。精密減速器通過齒輪的嚙合傳動,實現了轉速的降低和扭矩的放大,使得機器人能夠平穩、精確地完成各種復雜動作。機器人的三大核心部件為減速器、伺服電機和控制器,成本占比分別為32%/22%/12%。減速器(減速機)是連接動力源和執行機構的中間機構,具有匹配轉速和傳遞轉矩的作用。伺服電機是能被應用于運動控制系統中的電動機,使物體的位置、方位、狀態等輸出被控量能夠跟隨輸
10、入目標(或給定值)而變化,它的輸出參數,如位置、速度、加速度或轉矩都是可控的??刂破鞯闹饕蝿帐强刂茩C器人在工作空間中的運動位置、姿態和軌跡,操作順序及動作的時間等,它同時具有編程簡單、軟件菜單操作、友好的人機交互界面、在線操作提示和使用方便等特點。圖1:工業機器人成本結構 圖2:減速器(減速機)的產品構造 資料來源:工業機器人發展現狀及分析,電器工業,民生證券研究院 資料來源:國茂股份招股說明書,民生證券研究院 32%22%12%34%減速器伺服電機控制器其他行業深度研究/鋼鐵 本公司具備證券投資咨詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 4 1.2 人形機器人諧波減速器為主,精
11、密行星減速器為輔 精密減速器包括諧波減速器、RV 減速器、擺線針輪行星減速器、精密行星減速器等。1.行星齒輪減速器:體積小巧,但減速比低。原理為單級齒輪減速。由中心的太陽輪、最外側的外齒圈以及兩者中間的行星輪組成。無框電機通過旋轉軸與太陽輪相連并驅動其轉動,行星輪在太陽輪的驅動下同時進行自轉以及沿外齒圈的軌跡公轉,行星輪的公轉帶動連結的行星盤輸出動力。單級行星減速器的減速比較低,最大一般不超過 10,如果使用多級行星減速,能夠有效增大減速比,但是會使得器件長度和重量增加,并且降低傳動效率。圖3:精密行星減速器結構 資料來源:洪健等一種高性能移動機器人一體化關節模組設計,民生證券研究院 2.擺線
12、針輪減速器:高減速比,但體積偏大,不能高速。組成包括高速軸、偏心軸承、兩個擺線輪、針齒殼/針齒以及帶銷低速軸。當偏心軸承被高速軸帶動旋轉的時候,兩個擺線輪被帶動同時做自轉以及沿針齒殼公轉兩種旋轉運動,擺線輪帶動帶銷低速軸一起轉動,偏心軸每轉一圈,擺線輪就轉過一個針齒。擺線針輪減速器減速比較高,但由于偏心矩的存在,無法進行高速傳動,于是誕生了 RV 減速器,使用行星+擺線雙級減速,有效解決了行星減速比低、擺線不能高速的缺點,因此擺線減速器逐漸被 RV 減速器替代。圖4:擺線針輪減速器結構 資料來源:吳素珍機器人關節傳動用精密減速器研究進展,民生證券研究院 行業深度研究/鋼鐵 本公司具備證券投資咨
13、詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 5 3.RV 減速器:擺線升級款,高減速比,體積仍然偏大。結合了行星齒輪減速器和擺線針輪減速器的減速原理進行兩級減速,解決了擺線減速器不能高速傳動的缺點。第一級:依靠行星齒輪完成減速;第二級:行星齒輪的輸出軸成為擺線針輪的輸入軸,利用擺線針輪原理實現第二級減速。RV 減速器繼承了擺線減速器高減速比、扭矩大的優點,但體積仍然偏大。圖5:RV 減速器結構 資料來源:吳素珍機器人關節傳動用精密減速器研究進展,民生證券研究院 4.諧波減速器:高減速比,小體積,但扭矩較低。由波發生器、柔輪和鋼輪組成。其中波發生器為橢圓形,柔輪為具有高抗扭剛性的帶有外
14、齒的薄壁齒輪,鋼輪為帶有內齒的剛性環。波發生器轉動一圈時,柔輪只轉過 2 個齒,因此諧波減速器減速比較高。同時,諧波減速器由于沒有行星和 RV 的多個齒輪組合,體積相對更小。但是由于柔輪為柔性材料,其能承受的扭矩相對較小,且周期性的變形使得柔輪對材料性能的要求更高。圖6:諧波減速器結構 資料來源:綠的諧波招股說明書,民生證券研究院 行業深度研究/鋼鐵 本公司具備證券投資咨詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 6 在工業機器人領域,RV 減速器和諧波減速器各具特點,應用場景互補。在工業機器人領域,RV 減速器和諧波減速器應用最為廣泛。RV 減速器傳動效率高、輸出扭矩大,適用于機器
15、人的中機座、大臂、肩部等重負載部位,而諧波減速器體積小、重量輕、傳動比和精密度高,適用于機器人的小臂、腕部和手部等輕負載部位。在工業機器人的應用上,兩者各具特點,應用場景相輔相成。在輕量化的人形機器人應用中,諧波減速器為主,精密行星減速器為輔。隨著移動機器人部分關節因體積、重量等邊界條件限制,需要采用輕量化的技術路徑,諧波減速器憑借體積小、質量小、減速比大、扭矩密度較高、軸向尺寸小等特點以及能在密閉空間、介質輻射的工況下正常工作等優點,“無框電機+雙編碼器+力矩傳感器+諧波減速器”這類方案得到越來越多的應用。而精密行星減速器,在精度要求較低的關節,憑借著高剛性、長壽命和更低的成本獲得部分青睞。
16、表1:機器人常用減速器性能比較 指標 精密行星減速器 RV 減速器 諧波減速器 尺寸 小 大 小 重量 中 大 小 減速比 小 大 大 扭矩 大 大 小 精度 差 高 高 壽命 長 中 短 價格 便宜 貴 中等 應用場景 精度要求低的關節 重負載的大關節 主體各關節 資料來源:綠的諧波招股說明書,民生證券研究院 注:標紅色為優勢指標 行業深度研究/鋼鐵 本公司具備證券投資咨詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 7 2 減速器材料:工藝優化正當時 2.1 諧波減速器對材料要求更高 諧波減速器由剛輪、柔輪和波發生器三個部件構成。諧波減速器由帶有內齒圈的剛性齒輪(剛輪)、帶有外齒圈的
17、柔性齒輪(柔輪)、波發生器三個基本構件組成,波發生器內部為橢圓凸輪,外部為外圈、內圈、滾動體和保持架構成的柔性軸承。在其運行中,波發生器使柔輪產生可控的彈性變形波,通過柔輪與剛輪的錯齒運動,實現運動和動力的傳遞。諧波傳動技術通過柔性構件實現機械傳動,精密度較高,因此廣泛應用于機器人領域。圖7:諧波減速器結構 資料來源:李軍寧等諧波減速器柔性軸承動力學仿真與潤滑特性,民生證券研究院 諧波傳動技術突破了機械傳動采用剛性構件的模式,使用了一個柔性構件來實現機械傳動。其工作原理通常采用波發生器主動、剛輪固定、柔輪輸出形式,當波發生器裝入柔輪內圓時,迫使柔輪產生彈性變形而呈橢圓狀,使其長軸處柔輪齒輪插入
18、剛輪的輪齒槽內,成為完全嚙合狀態;而其短軸處兩輪輪齒完全不接觸,處于脫開狀態,當波發生器連續轉動時,迫使柔輪不斷產生變形并產生了錯齒運動,從而實現波發生器與柔輪的運動傳遞。諧波減速器中波發生器轉動一周時,柔輪向相反方向轉過兩個齒的角度。行業深度研究/鋼鐵 本公司具備證券投資咨詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 8 圖8:諧波減速器結構 資料來源:綠的諧波招股說明書,民生證券研究院 諧波減速器材料大部分為特鋼材料。典型剛輪、柔輪分別使用合金結構鋼40CrMo、40CrNiMoA 進行生產,波發生器中內外圈和滾動體分別使用高碳鉻軸承鋼 ZGCr15、GCr15 進行生產,凸輪使用
19、優質碳素結構鋼 45#進行生產,保持架使用聚酰胺 PA66 進行生產。表2:諧波減速器典型材料 部件 材料 類別 彈性模量/GPa 泊松比 剛輪 40CrMo 合金結構鋼 212 0.28 柔輪 40CrNiMoA 合金結構鋼 209 0.295 波發生器 內外圈 ZGCr15 高碳鉻軸承鋼 207 0.3 保持架 PA66 聚酰胺 2.6 0.35 滾動體 GCr15 高碳鉻軸承鋼 217 0.29 凸輪 45#優質碳素結構鋼 210 0.269 資料來源:李軍寧等諧波減速器柔性軸承動力學仿真與潤滑特性,民生證券研究院 國內諧波減速器失效的主要表現為齒輪磨損后導致傳動精度嚴重下降,這對柔輪和
20、剛輪的材料性能提出了更高的要求。國內的諧波減速器產品主要的失效形式表現為齒輪磨損后導致傳動精度嚴重下降。國外產品主要失效形式為柔性軸承的破壞,而不是齒輪副磨損失效。從微觀結構來分析,柔輪失效的主要原因是局部微裂紋和尺寸精度的變化,其根本原因是晶粒和鐵氧體相的不合理。行業深度研究/鋼鐵 本公司具備證券投資咨詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 9 2.2 柔輪:諧波減速器核心部件,精沖技術有望降本增效 2.2.1 諧波減速器核心部件,性能及工藝要求較高 柔輪材料應具有良好的韌性、強度以及優良的切削性能。由于長期連續承受交變載荷,發生周期性變形,柔輪材料的選擇對于諧波齒輪傳動的質量
21、至關重要,是否采用性能良好的適宜材料以及進行相應的熱處理在很大程度上影響著柔輪的使用壽命。除此之外,柔輪筒體壁厚較薄,所以柔輪材料應具有良好的韌性、強度以及優良的切削性能,中碳低合金鋼 40CrNiMoA、40CrA、42CrMo 等常作為柔輪材料。表3:柔輪材料成分(單位:%)合金牌號 C Mn Si Cr Ni Mo 40CrNiMoA 0.37-0.44 0.5-0.8 0.17-0.37 0.6-0.9 1.25-1.65 0.15-0.25 42CrMo 0.38-0.45 0.5-0.8 0.17-0.37 0.9-1.2-0.15-0.25 40CrA 0.37-0.44 0.5
22、-0.8 0.17-0.37 0.8-1.1-資料來源:國標 GB/T 3077-2015,民生證券研究院 表4:柔輪材料力學性能 合金牌號 抗拉強度/Mpa 屈服強度/Mpa 斷后伸長率/%斷面收縮率/%沖擊吸收能/J 40CrNiMoA 980 835 12 55 78 42CrMo 1080 930 12 45 63 40CrA 980 785 9 45 47 資料來源:國標 GB/T 3077-2015,寧林新等首鋼合金結構鋼 40CrA 力學性能預報控制模型的開發與應用,民生證券研究院 一方面,可以通過優化柔輪結構參數、齒形參數和制造精度等措施來提高柔輪的質量。柔輪結構常見的有杯狀、
23、帽狀和圓筒型。杯狀和帽狀柔輪的齒廓位于柔輪的一側,另一側為杯底或帽蓋。杯底和帽蓋的變形性差,與齒廓變形不一致,導致柔輪壁厚薄,齒形小,承載能力弱,容易產生棘齒現象;但同時,杯底或帽蓋的法蘭盤在承受大負載的情況下,擁有更好的穩定性和耐用性。圓筒型柔輪整體齒廓相同且呈空心圓筒狀,使整個柔輪變形具有一致性,更容易變形,可實現高壁厚下變形,因此可以增大其壁厚和齒高,從而使其具有高剛度,并增加其傳遞扭矩的能力,改善棘齒現象。行業深度研究/鋼鐵 本公司具備證券投資咨詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 10 圖9:常見柔輪類型 資料來源:葉雯莉基于圓筒型柔輪的諧波減速器設計與分析,民生證券
24、研究院 注:從左至右依次為杯狀、帽狀和圓筒型柔輪 目前柔輪多為雙圓弧齒廓。柔輪齒廓最早為直線型,直線齒廓在傳動時能夠保持固定的傳動比,但由于柔輪輪齒存在法向變形,直線齒廓不能保證良好的傳動性能。之后,漸開線齒廓被廣泛應用,漸開線齒廓較為簡單,且綜合性能較好。但是漸開線齒廓仍然存在不足,負載狀態下容易出現尖點嚙合,同時漸開線齒廓嚙合不連續,干涉非常明顯。目前,雙圓弧齒廓是應用較多的改良版本,其齒嚙合數更多,更有利于提高承載能力和實現連續嚙合,保證運行的平穩。圖10:漸開線齒廓與雙圓弧齒廓嚙合路徑對比 資料來源:楊苡諧波減速器柔輪的力學特性仿真與試驗研究,民生證券研究院 另一方面,可以通過改善材料
25、的顯微組織以及提高力學性能來提高柔輪的質量。行業深度研究/鋼鐵 本公司具備證券投資咨詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 11 為了使柔輪的顯微晶粒更細、力學性能更強,通常要在鍛后進行復雜的熱處理加工。柔輪制造過程中需要經過多次的熱處理:熱模鍛等溫正火普通正火粗車兩次淬火高溫回火半精加工去應力退火精加工滾齒噴丸強化。經過較高溫度的等溫正火、較低溫度的普通正火和鹽浴加熱的兩次淬火,柔輪的奧氏體晶粒尺寸可以細化到 7.1m,特定范圍內的高溫回火可以使柔輪同時具有較高的硬度和強塑積。圖11:柔輪熱處理工藝曲線 資料來源:陳正周熱處理對 40CrNiMoA 鋼柔輪顯微組織和力學性能的影
26、響,民生證券研究院 注:Isothermal normalizing 等溫正火;Normal normalizing 普通正火;Quenching 淬火;Tempering 高溫回火 圖12:柔輪回火工藝對鋼力學性能的影響 資料來源:陳正周熱處理對 40CrNiMoA 鋼柔輪顯微組織和力學性能的影響,民生證券研究院 注:(a)抗拉強度(b)硬度(c)伸長率(d)強塑積 行業深度研究/鋼鐵 本公司具備證券投資咨詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 12 2.2.2 精沖技術有望降本增效 精密沖壓是在普通沖壓工藝的基礎上發展起來的一種物料加工方法,可以獲得精密優質的零件,在汽車行業
27、中已有成熟的應用。精密沖壓通過提高導向精度,減小凸凹模間隙,增加反向壓力和 V 形環壓邊圈等工藝措施,造成在強烈的三向壓應力狀態條件下,實現精密沖壓或精密沖壓與其他成形工藝復合的工序,獲得精密沖壓件。汽車工業是精沖零件推廣應用的重點領域,在發達國家,精沖零件在汽車行業的應用占 60%以上,國內目前約占 50%左右。圖13:精沖工藝示意圖 資料來源:楊世旭準精沖與精沖工藝的優劣分析,民生證券研究院 精密沖壓與普通沖壓最本質的區別在于精沖在沖裁時能有效避免板材撕裂的發生。由于采用精沖加工的零件具有沖裁面光潔、尺寸精度高、平面度高等優點,所以經過去毛刺處理后可直接進行裝配。無需普通沖壓后所需的切、削
28、、磨、矯平等其他加工工序,節省了大量輔助設備的投資以及人力、物力、運營成本等,不僅提高了生產效率,更重要的是避免了各工序的精度損失,保證了批量生產零件的重復精度和生產可靠性。隨著精沖技術的發展與成熟,精沖鋼應用領域也將不斷拓展,下游應用行業的增長為精沖鋼帶來持續穩定的市場需求,未來精沖鋼將具備較大的市場空間與廣闊的市場前景。行業深度研究/鋼鐵 本公司具備證券投資咨詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 13 表5:精沖工藝與傳統鍛造、鑄造及機加工工藝的對比情況 生產工藝 具體生產工藝 優點 缺點 精沖工藝 利用沖壓機械的力量以及使用模具作為金屬成形工具,對金屬板材、帶材等施加外力
29、,產生沖壓分離或塑性變形效果,從而達到零件的尺寸,形狀和性能要求 產品質量穩定,尺寸形態等精密度高,表面粗光潔度高 一次成型,通常無需后續機械加工工序,生產周期短,生產效率高,單位能耗低,可應用于大批量生產 可適用于復合多維成型加工 原材料質量要求較高 受沖壓設備限制,僅適用于厚度小于15mm 的零部件生產 材料利用率相對較低 鍛造工藝 利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力,使其產生塑性變形以獲得一定性能、形狀、尺寸的鍛件,具體分為熱鍛、溫鍛、冷鍛等 產品機械性能優于同材料鑄件 產品內部組織結構良好 產品成型形態有限,不適用復雜形態的零件加工;設備要求高、投入大 生產周期長,工序較為復雜,生產效率低
30、 鑄造工藝 將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進鑄模中,經冷卻凝固后得到預定形狀、尺寸、性能的鑄件 可生產形狀復雜的零件,尤其是具有復雜內腔結構的鑄件 原材料來源廣泛,價格低廉,如廢鋼、廢件等 機械性能較差,內部組織粗大 工序復雜,生產周期長,生產效率低工序影響因素多、質量穩定性差 產品精密度較低 機加工工藝 通常指普通金屬切削加工,通過車、銑、刨、磨等機械進行切削制造 加工精度高 可適用于去毛刺、鉆孔、表面處理等二次加工 適用于小批量金屬制品加工 生產效率較低,成本較高 產品成型形態有限 資料來源:翔樓新材招股說明書,民生證券研究院 精密沖壓材料要求較高。用于精沖的材料,因為要在材料晶體間有
31、效傳遞壓應力以抑制裂紋,需要被加工材料具有良好的塑性、低屈強比和高延伸率;需要具有良好的組織結構,在恒定的壓力條件下產生均勻的抑制作用;一般太硬的材料組織結構比較粗大(比如馬氏體),需要抗拉強度在 600MPa700MPa 以下。因此,選取材料時可以依據下面三個條件選擇:材料的含碳量小于 0.35%時,可直接精沖。材料的含碳量(碳當量)為 0.35%0.7%時,需進行球化退火??梢赃x擇高強度微晶粒合金鋼。未來使用精密沖壓特殊鋼材料將會成為趨勢。由于精沖工藝制板精度高、生產效率高、質量好、適合大批量生產產品,尤其對于精密件更具優勢,因此精密沖壓工藝普遍用于各電子、通訊、汽車、機械、軍工、電機電器
32、、儀器儀表、醫療器械、航天、新能源、自動化裝備和家電產品制造領域。下游重點行業眾多,對于精密沖壓特殊鋼材料需求將會不斷增長。行業深度研究/鋼鐵 本公司具備證券投資咨詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 14 資料來源:翔樓新材招股說明書,民生證券研究院 傳統柔輪生產工藝為鍛造工藝。生產步驟為:(1)制造毛坯,再對毛坯進行軋制,打碎柔輪內部的晶界組織;(2)對軋制后的零件進行鍛打和熱處理,調整柔輪的內部組織結構,使得柔輪內部組織逐漸趨近于均勻化,并逐漸獲得較好的硬度;(3)對零件進行粗加工;(4)再對零件進行熱處理,使零件內部組織均勻細化;(5)對零件進行精加工;(6)對零件進行
33、表面處理。圖14:柔輪生產工藝對比 資料來源:來福諧波彈性柔輪的制作工藝,翔樓新材招股說明書,民生證券研究院 注:精沖工藝暫未批量應用于柔輪生產,僅作為工藝流程對比 與鍛造工藝相比,精沖工藝在產品質量、加工精度、生產周期、生產成本等多方面具有顯著優勢。精沖工藝通過一次成形就可以得到尺寸精度高,斷面質量好的零部件,精沖零部件不產生撕裂帶、無毛刺,省去了下游再次拉矯平整的過程。精沖產品的一致性更高,提高了零件的互換性,減少了裝配時的測量選配,保證產品的一致性。鍛造工藝相對更長,需要多次成形,因此生產效率也比精沖更低,單位能耗更高。精沖技術有望為柔輪等機器人材料降本增效。諧波減速器柔輪的材料性能及工
34、藝精細度要求較高,借助汽車精沖鋼的成功經驗,國內精沖鋼領域的龍頭翔樓新材已開始研發柔輪等機器人材料的精沖工藝替代,公司已完成了初步的技術論證,如果材料研制成功,柔輪生產成本將明顯降低,生產效率大幅提升,有助于機器人零部件企業降本增效。表6:下游主要行業應用 下游行業 精沖特殊鋼材料應用 汽車零部件 變速箱、發動機、座椅、離合器、汽車安全帶、軸承、法蘭盤、凸輪盤、各種撥叉、鎖扣板、棘輪、剎車蹄片、棘爪齒板等 電氣產品 發電機轉子、電器開關、閥板、變壓器殼體、風電蝶形彈簧、電動工具、開關機構、限位塊等 軌道交通 傳動齒輪、空調閥片、減震彈簧、座椅、排氣法蘭等 通用機械 紡織機械、磨床、鋸床、鏈輪傳
35、動、閥板、冷卻系統等 精密儀器 指針、齒輪傳動機構、彈簧、發條等 航空航天 精密齒輪、電器元件、液壓作動裝置、發射系統等 行業深度研究/鋼鐵 本公司具備證券投資咨詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 15 2.3 剛輪:球墨鑄鐵輕量化替代 摩擦磨損導致傳動效果變差是導致諧波減速器失效的主要原因之一。主要表現為傳遞效率和傳動精度降低,噪聲和振動增加,通常發生于柔輪和剛輪的嚙合中。由于柔輪直筒型薄壁的結構設計以及循環彈性變形的服役狀態,為保證諧波減速器承載能力、服役壽命,柔輪材料采用的高強鋼,其硬度通常高出與之嚙合的剛輪3-7HRC,這給剛輪的耐磨性提出考驗。目前國產諧波減速器剛輪
36、的材料為 40Cr、45 鋼等,特殊情況下采用 2Cr13不銹鋼。40Cr 中碳合金鋼與 45 鋼在熱軋狀態下性能相近,且 45 鋼切削性能更好,處于經濟性考慮,45 鋼多運用在對服役性能要求一般的工況。40Cr 相較于 45鋼的淬透性更優秀,經調質后用于制造承受中等負荷工作的機械零件,適用常溫下幾乎所有剛輪的服役。2Cr13 不銹鋼具有抗腐蝕、力學性能優異等優點,是空間摩擦副齒輪常用的候選材料,但在民用諧波減速器剛輪的制造中應用較少。表7:剛輪合金成分(單位:%)合金牌號 C Si Mn P+S Cr Ni 2Cr13 0.18 0.63 0.65 0.012 13 0.5 40Cr 0.3
37、8 0.21 0.7 0.018 1 0.2 45 鋼 0.45 0.24 0.62 0.023 0.15 0.15 資料來源:穆曉彪等材質對諧波減速器剛輪的耐磨性能影響,民生證券研究院測算 圖15:剛輪合金性能對比 資料來源:穆曉彪等材質對諧波減速器剛輪的耐磨性能影響,民生證券研究院 01000200030004000500060007000051015202530352Cr1340Cr45鋼洛氏硬度/HRC磨損面積/m2(右軸)行業深度研究/鋼鐵 本公司具備證券投資咨詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 16 球墨鑄鐵具有易切削、自潤滑,耐磨的優異特性,在剛輪材料中實現對合
38、金鋼替代。哈默納克在諧波減速器上仍處于領先地位,其剛輪材料為球墨鑄鐵。球墨鑄鐵相較于上述材料,具有易切削、自潤滑,耐磨的優異特性,并且基體組織中石墨球的存在,減重可達5%10%,可為諧波減速器精度保持能力和輕量化提供支持。由于石墨的潤滑作用,球墨鑄鐵的摩擦因數低于 40Cr 鋼,表現出更優異的耐磨性。40Cr 鋼在磨損后具有更深的犁溝深度,且表面起伏較大,光潔度較差,更易導致剛輪精度不足。圖16:球墨鑄鐵和 40Cr 鋼的顯微組織 資料來源:邵洙浩等諧波減速器剛輪用材質摩擦磨損性能分析,民生證券研究院 注:(a)球墨鑄鐵(銅合金強化);(b)球墨鑄鐵(熱處理強化);(c)40Cr 鋼。圖17:
39、球墨鑄鐵和 40Cr 鋼的耐磨性對比 資料來源:邵洙浩等諧波減速器剛輪用材質摩擦磨損性能分析,民生證券研究院 05001000150020002500球墨鑄鐵(銅合金強化)球墨鑄鐵(熱處理強化)40Cr鋼截面磨損面積/m2行業深度研究/鋼鐵 本公司具備證券投資咨詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 17 3 機器人放量在即,特鋼需求迎來新的應用場景 工業機器人正在快速發展。根據國際機器人聯合會,2023 年全球工業機器人裝機量已經達到 54 萬臺,相比 2015 年的 25 萬臺翻倍增長。而我國的增速明顯更快,國家統計局顯示,我國 2024 年工業機器人產量達到了 53 萬臺,
40、同比增長40%。圖18:工業機器人全球裝機量情況 圖19:我國工業機器人產量情況 資料來源:IFR,民生證券研究院 資料來源:國家統計局,民生證券研究院 工業機器人帶動減速器需求增加。根據 GGII 數據,2020-2024 年,中國工業機器人產量快速增加,帶動 RV 減速器需求量由 22.72 萬臺增長至 57.05 萬臺,4年 CAGR 為 25.9%,諧波減速器需求量由 29.57 萬臺增長至 79.55 萬臺,4 年CAGR 為 28.1%。隨著機器人向小型化、高精度方向發展,諧波減速器因體積小、精密度高優勢應用場景不斷拓展,2024 年工業機器人用諧波減速器與 RV 減速器需求比 1
41、.4:1。圖20:中國工業機器人用 RV 減速器需求量 圖21:中國工業機器人用諧波減速器需求量 資料來源:GGII,民生證券研究院 資料來源:GGII,民生證券研究院-20%-10%0%10%20%30%40%0204060201520162017201820192020202120222023全球工業機器人安裝量(萬臺)同比(右軸)-20%0%20%40%60%80%100%0204060201620172018201920202021202220232024中國工業機器人產量(萬臺)同比(右軸)-50%0%50%100%01020304050607080902017 2018 2019
42、2020 2021 2022 2023 2024諧波減速器需求量(萬臺)yoy-20%0%20%40%60%80%01020304050602017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024RV減速器需求量(萬臺)yoy行業深度研究/鋼鐵 本公司具備證券投資咨詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 18 人形機器人量產在即。根據馬斯克在 CES 采訪中表示,特斯拉計劃在 2025年生產數千臺人形機器人 Optimus,若一切順利,2026 年計劃將產量提高至 2025年的 10 倍,即大約 5 萬到 10 萬臺,2027 年進一步提高 10 倍,也就是
43、 50 萬臺到 100 萬臺。人形機器人自由度大幅增加。根據綠的諧波招股說明書,多關節機器人平均使用諧波減速器 3.5 個,協作機器人一般使用諧波減速器 6-7 個,SCARA 和 DELTA機器人一般使用諧波減速器 3 個。傳統工業機器人的自由度一般為 2-6 個,而特斯拉人形機器人執行器件達 40 個,僅手部就有 11 個自由度。諧波減速器體積小、質量輕、靈活性強,人形機器人的出現有望帶來諧波減速器需求的大幅增加。表8:不同類型機器人諧波減速器單位用量 機器人類型 諧波減速器單位用量(個)協作機器人 6-7 多關節機器人 3.5 SCARA 機器人 3 DELTA 機器人 3 資料來源:綠
44、的諧波招股說明書,民生證券研究院 諧波減速器需求有望大增。以特斯拉 Optimus 為例,Optimus 一代需要使用14 個旋轉執行器,Optimus 二代增加了頸部的 2 個自由度,需要 16 個旋轉執行器,每個旋轉執行器由無框電機、諧波減速器、力矩傳感器和離合器組成,每臺機器人共需 16 個諧波減速器。表9:Optimus 二代旋轉執行器/減速器數量 關節 旋轉方向 旋轉自由度 減速器數量(個)頸部 俯仰+偏航 2*1 2 肩部 俯仰+偏航+滾動 3*2 6 腕部 滾動 1*2 2 腰部 偏航+滾動 2*1 2 髖部 偏航+滾動 2*2 4 合計 16 16 資料來源:特斯拉,民生證券研
45、究院 行業深度研究/鋼鐵 本公司具備證券投資咨詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 19 圖22:Optimus 旋轉執行器示意圖 資料來源:Tesla AI DAY 2022,民生證券研究院 精沖鋼、球墨鑄鐵應用前景廣闊。按照綠的諧波公開數據測算,單個諧波減速器的材料成本約為 342 元,鋼材成本 120 元。若按照每臺機器人 16 個諧波減速器進行測算,100 萬臺、1000 萬臺規模下減速器用鋼材的市場規模分別為 19.15億元、191.5 億元。假設 20%的鋼材使用精沖鋼、球墨鑄鐵進行替代,100 萬臺、1000 萬臺規模下對應市場規模拉動分別為 3.83 億元、38
46、.3 億元。表10:諧波減速器用鋼材市場規模測算 規模假設 100 萬臺 1000 萬臺 諧波減速器單價(元)1500 毛利率 41%材料成本占比 39%鋼材占材料比 35%單件減速器鋼材價值量(元)120 單臺機器人鋼材價值量(元)1915 減速器鋼材市場規模(億元)19.15 191.5 資料來源:綠的諧波招股說明書,民生證券研究院測算 表11:精沖鋼、球墨鑄鐵市場規模拉動測算(單位:億元)技術替代率 100 萬臺 1000 萬臺 5%0.96 9.58 10%1.92 19.15 15%2.87 28.73 20%3.83 38.31 25%4.79 47.89 30%5.75 57.4
47、6 資料來源:綠的諧波招股說明書,民生證券研究院測算 行業深度研究/鋼鐵 本公司具備證券投資咨詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 20 4 投資建議及重點標的 4.1 投資建議 機器人放量有望推動精密減速器需求大幅上升,精沖鋼、球墨鑄鐵等材料相比傳統減速器材料具有性能、成本優勢,有望實現材料替代,需求前景廣闊。精沖鋼行業重點推薦翔樓新材,翔樓新材未來產能將進一步提升,產品結構優化,我們預計公司 2025-2027 年歸母凈利潤分別為 2.43、2.95 和 3.51 億元,對應 5 月 15 日收盤價,PE 分別為 31/25/21 倍,維持“推薦”評級;球墨鑄鐵行業建議關注
48、恒工精密,恒工精密是國內球墨鑄鐵高端連鑄的龍頭企業,已在部分減速器核心部件中實現批量應用,有望成為新的增長點,進一步提升公司的業績和市場份額。4.2 翔樓新材:立足精沖材料國產替代,高端產能逐步釋放 公司是專注于定制化精密沖壓特殊鋼材料領域的高新技術企業。公司通過自主研發與技術創新,深耕精密沖壓特殊鋼材料細分領域,以區別于大型鋼廠市場容量大、可實施規?;?、標準化生產的特點,可直接滿足諸多細分領域小批量、定制化的市場需求,從而與大型鋼廠在產品和工藝上形成優勢互補與差異化競爭,盈利能力穩步提升。公司下游面向零部件精沖企業。精密零部件制造企業對鋼材性能要求較高,零部件精沖用材料如果尺寸和力學性能不穩
49、定,精沖時會增加模具損耗,降低精沖效率,增加廢品率。此外,下游零部件精沖企業對材料需求往往具有小批量、個性化特征,與大型鋼廠規?;a存在矛盾。因此,需要專業精密冷軋與熱處理企業為下游應用企業提供專業化服務。公司與下游客戶的定價機制參考原材料市場價格,在原材料價格上漲的背景下,公司能夠在一定程度上將原材料價格上漲的影響傳導給下游客戶,維持相對穩定的利潤空間。行業深度研究/鋼鐵 本公司具備證券投資咨詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 21 圖23:精密沖壓特殊鋼生產鏈 資料來源:翔樓新材招股說明書,民生證券研究院 精密冷軋和熱處理為公司核心工藝環節。公司產品主要以熱軋寬幅特鋼坯
50、料為原材料,通過酸洗、縱剪、精密冷軋和熱處理工藝實現特殊規格、特定厚度精度、表面質量以及特殊力學性能等要求,最后經平整、縱剪等工序滿足客戶所需的規格尺寸,其中精密冷軋和熱處理為公司核心工藝環節,而熱處理工藝又是公司提升產品附加值的主要階段,屬于公司生產工序中最為核心的環節。圖24:精密沖壓特殊鋼生產流程 資料來源:翔樓新材招股說明書,民生證券研究院 熱處理加工是決定材料力學性能(球化率、屈服強度、抗拉強度、硬度等)的關鍵工藝環節,是達成定制化性能需求的核心工序。其中,球化退火為公司實現下游客戶精沖需求的關鍵熱處理工藝:公司通過球化退火改變材料的內部組織結構,實現特殊鋼材料滲碳體的細粒狀均勻分布
51、,提升材料剪切表面的光潔度,以達成高質量的精沖工藝。行業深度研究/鋼鐵 本公司具備證券投資咨詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 22 表12:不同產品性能要求對應的生產過程 產品要求 精密冷軋 核心熱處理 縱剪等其他工序 產品規格 產品厚度 產品寬度 力學性能 及顯微組織 抗拉強度 屈服強度 延伸率 材料硬度 球化率 晶粒度 晶間氧化層 脫碳層 表面質量 粗糙度/平整度 資料來源:翔樓新材招股說明書,民生證券研究院 圖25:翔樓新材制造成本分項占比 資料來源:翔樓新材招股說明書,民生證券研究院 公司聯合產業鏈上下游,針對下游客戶新產品需求展開合作研發。公司在下游客戶新產品或新
52、項目啟動早期即參與介入,在充分識別并了解客戶對材料性能要求后結合現有工藝技術與經驗,提出原料顯微組織、成分及性能要求等,由上游合作企業寶鋼股份完成材料的冶煉、熱軋,公司負責精密冷軋、熱處理工藝技術開發,并最終生產出符合客戶要求的產品。在科學研究、產品開發、人員培訓等方面,公司與上海應用技術大學開展全面合作,上海應用技術大學針對公司技術難題和攻關項目推薦合適的新技術、新工藝,雙方共同組建人才培訓基地和科研實驗基地。42%37%44%29%25%26%28%38%30%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%201920202021核心熱處理精密冷軋其他行業深度研究/鋼鐵
53、 本公司具備證券投資咨詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 23 表13:不同客戶應用不同的定制化工藝 牌號 下游應用 客戶 尺寸規格 技術要求 工藝路線 51CrV4 彈簧卡箍 慕貝爾 薄規格 對材料組織均勻性要求較高,需采用多次退火,以及較高的軋制壓下率和較高退火溫度 球化退火-冷軋-球化退火-冷軋-再結晶退火 厚規格 球化退火-冷軋-球化退火 膜片彈簧 法雷奧-對材料的屈服強度及零部件成品抗疲勞性能要求較高 球化退火-平整 法斯特-由于客戶工藝設備等原因,常規材料容易導致零部件成品衰減力過大、抗疲勞性能不足,需對材料性能進行改進 球化退火-冷軋-再結晶退火-平整 資料來源
54、:翔樓新材招股說明書,民生證券研究院 公司與上游龍頭煉鋼企業合作穩定,利用自身優勢提高與其合作粘性,降低了經營風險,為持續盈利創造空間。2020 年-2023 年 6 月,公司前五大供應商的采購金額占采購總額比重超過 70%。公司原材料主要為寶鋼股份生產的寬幅特鋼坯料。寶鋼股份作為國有龍頭鋼鐵企業,建有上海寶山、武漢青山、湛江東山、南京梅山等主要制造基地,能充分保證產品質量與供貨穩定性,是汽車及零部件企業重要的指定材料供應商之一。公司深入了解寶鋼股份各牌號鋼種性能,并通過科學合理的冷軋與熱處理工藝路線設計,可定制出下游汽車零部件客戶所需的精密沖壓材料。此外,公司與寶鋼股份建立了聯合工作室,為共
55、同開展汽車零部件精沖材料應用技術研究提供了便利條件。表14:公司合作研發情況 合作單位 合作內容 權利義務劃分約定 保密措施 寶鋼梅鋼 建立“寶鋼股份梅山基地-翔樓新材聯合工作室”,共同開展汽車零部件精沖材料應用技術研究 寶鋼梅鋼側重相關材料設計制造,公司側重冷軋及球化退火組織工藝、精沖成形及熱處理研究。雙方在聯合工作過程中獲得的對方技術秘密或商業秘密未取得對方書面同意不得透露給第三方 上海應用技術 大學 雙方在科學研究、產品開發、人員培訓等校企產學研方面開展全面合作 上海應用技術大學針對公司在工業生產、技術改造、技術引進中急需解決的技術難題和攻關項目推薦合適的新技術、新工藝;雙方共同組建人才
56、培訓基地和科研實驗基地。由雙方共同合作研發的 科研成果、工藝及產品 等皆為雙方營業機密所保護,不得泄露,不得單獨轉讓第三方 資料來源:翔樓新材招股說明書,民生證券研究院 把握需求釋放機遇,積極擴張產能。2024 年公司產能為 18 萬噸,產能規模屬于國內同行業第一梯隊。安徽新廠“年產精密高碳合金鋼帶 4 萬噸項目”已于2025 年 4 月底投產,年內有望釋放產能 4 萬噸。2024 年 8 月 20 日,公司使用自有資金對安徽項目追加投資 4 億元,追加投資后,安徽項目的整體產能預計提升至 15 萬噸。遠期來看,安徽和蘇州兩個工廠將能提供合計 30 萬噸產能。公司將通過超薄規格精密合金鋼帶生產
57、線建設,為客戶提供更高尺寸規格精度和力學行業深度研究/鋼鐵 本公司具備證券投資咨詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 24 性能要求的特殊鋼產品,并推動公司工藝技術進步,完善公司柔性生產布局。該項目實施將幫助公司提升核心競爭力、鞏固細分領域行業地位。致力于市場技術前沿。公司聯動產業鏈上下游,投資購置了各類先進的專用生產設備及精密檢測儀器,擁有自主研發的特種工藝與技術,并擁有自己的專利。公司生產的精密沖壓新材料可用于多種零部件的一次成形,能夠顯著降低下游客戶生產成本,并憑借穩定可靠的質量獲得了許多國內外知名企業的認可,并在汽車安全系統、汽車動力系統材料等領域實現了進口替代。機器人
58、材料研發中,精沖替代助力降本增效。公司積極開拓機器人核心零部件材料,包括諧波減速器中的柔輪、齒輪,以及行星減速器中的太陽輪、行星輪、內齒圈等。目前,部分產品已完成開模,部分已進入測試階段,柔輪材料研發進度已完成 60%,后續會根據客戶認證的反饋進行進一步調整。表15:諧波減速器材料研發情況 主要研發項目名稱 項目目的 項目進展 擬達到的目標 預計對公司未來發展的影響 諧波減速器柔輪沖壓加工用材料探索 開發出適用于諧波減速器柔輪沖壓加工精沖材料 研究階段 新產品工藝改進 新產品、新工藝可進一步提升公司技術水平和核心競爭力 資料來源:翔樓新材公告,民生證券研究院 盈利預測與評級:翔樓新材未來產能將
59、進一步提升,產品結構優化,具有經營穩健性,我們預計公司 2025-2027 年歸母凈利潤分別為 2.43、2.95 和 3.51 億元,對應現價,PE 分別為 31/25/21 倍,維持“推薦”評級。風險提示:原材料價格波動風險,行業周期波動風險,供應商集中度高的風險。表16:翔樓新材盈利預測與財務指標 項目/年度 2024A 2025E 2026E 2027E 營業收入(百萬元)1,485 1,800 2,195 2,589 增長率(%)9.7 21.2 21.9 18.0 歸屬母公司股東凈利潤(百萬元)207 243 295 351 增長率(%)3.1 17.2 21.4 19.1 每股收
60、益(元)2.55 2.99 3.63 4.33 PE(現價)36 31 25 21 PB 4.5 4.1 3.7 3.3 資料來源:Wind,民生證券研究院預測;(注:股價為 2025 年 5 月 15 日收盤價)行業深度研究/鋼鐵 本公司具備證券投資咨詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 25 4.3 恒工精密:一體化連鑄球墨龍頭,減速器材料布局初見成效 恒工精密作為國內高端連鑄材料的龍頭企業,是少數掌握了連續鑄鐵核心技術并能夠為裝備核心部件制造提供一站式服務的高新技術企業。目前,公司形成了“一項核心產品和工藝、兩項核心應用領域”的“一體兩翼”的業務格局,致力于為高端裝備制造
61、客戶提供“一站式解決方案”?!耙惑w”指高質量連續鑄鐵件的生產能力,“兩翼”分別是連續鑄鐵件在空壓機領域的批量應用和在液壓裝備領域的批量應用,是國內外諸多知名高端裝備制造企業的戰略合作伙伴。公司的水平連續球墨鑄鐵件國內市場占有率 63%,排名第一,全球市場占有率 19%,排名第二。先進連鑄球墨工藝性能優異。公司連續鑄造工藝區別于傳統鑄造的砂鑄工藝,采用先進的水平連續鑄造工藝,克服了傳統鑄造工藝材質不均勻、產品缺陷率高的缺點,保證了產品的致密性和良品率;在此基礎上,通過在鐵水中添加稀土合金等材料對鐵水中所含碳元素進行球化處理,使其形成球狀石墨,有效地提高了鑄鐵的機械性能,特別是提高了強度及塑性,可
62、廣泛應用于下游機械裝備制造行業。表17:連續鑄鐵件與鍛鋼件及砂鑄件對比 連續鑄鐵件與鍛鋼件對比 連續鑄鐵件與砂型鑄件對比 密度較鍛鋼輕,降低了單位體積材料成本 有效避免了砂型鑄造氣孔、砂眼、裂紋等缺陷 對加工刀具的磨損小 大幅度提升作業效率 切削速度比鍛鋼快 節省了砂型鑄造占成本比重較高的模具成本支出 有效避免鍛鋼毛刺對自動化生產的影響,大幅提高加工效率 提升了材質的一致性,降低了對加工刀具的損耗 較鍛鋼的綜合成本低 較砂型鑄件的綜合成本低 資料來源:恒工精密公告,民生證券研究院 公司的主要產品分為精密機加工件及連續鑄鐵件。公司營業收入主要來源于空壓設備、液壓裝備、傳動設備等領域,主要產品包括
63、轉子、液壓閥塊、導向套等,可廣泛應用于空壓設備、工程機械、注塑設備、傳動裝備等行業領域。公司在聚焦現有成熟業務領域的基礎上,不斷嘗試進入新的細分領域,依托技術和產品創新挖掘新的產品增量和業績增長點。行業深度研究/鋼鐵 本公司具備證券投資咨詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 26 表18:恒工精密主要產品 產品類別 行業 應用領域 產品簡介 精密機加工件 空壓件 空壓機、制冷機 主要為螺桿轉子和真空泵轉子等產品,廣泛應用于空氣壓縮機、工業制冷機及真空泵制造領域 真空泵 液壓裝備件 柱塞泵 主要為柱塞泵、液壓閥、活塞、馬達定子等產品,廣泛應用于注塑機、工程機械等各類裝備的液壓系統
64、 液壓閥 液壓油缸 液壓馬達 傳動裝備件 輸送輥 主要為輸送輥,廣泛運用于各種傳動裝備 減速機部件(RV 減速機)主要為減速機擺線輪、行星架座等產品,應用于工業機器人 RV 減速機 減速機部件(諧波減速機)主要為諧波剛輪,應用于諧波減速機。連續鑄鐵件 球墨鑄鐵件-球墨鑄鐵件基體中的自由石墨呈球狀或團狀,并根據基體組成的不同,呈現出不同的強度與延伸率,形成不同的材質規格。球墨鑄鐵的強度及塑性相比灰鑄鐵有較大的提高,適用于多種機械設備零部件的制造與加工 灰鑄鐵件-灰鑄鐵件基體中的石墨成片狀或塊狀,其因斷裂時斷口呈暗灰色,故稱為灰鑄鐵?;诣T鐵的強度、塑性都低于球墨鑄鐵,但具有優良的減振性、低缺口敏感
65、性和高耐磨性 資料來源:恒工精密公告,民生證券研究院 機器人減速器材料研發初見成效。公司掌握的高剛度、高耐磨性、輕量化的連續球墨鑄鐵材料替代鍛鋼和砂鑄件,適配減速器核心部件(RV/諧波),兼具低成本、高壽命、易加工及散熱優勢。目前機器人主要產品包括 RV、諧波減速器核心部件、人形機器人上下肢結構件等。其中 RV、諧波減速器核心部件主要是針齒殼、行星架、行星座、諧波減速器剛輪等,均為減速器核心工作部件。RV 減速器部件采用連續鑄造工藝快速實現材料替代,并在核心客戶北京智同取得批量應用,正在逐步拓展工藝鏈和開拓其他客戶;諧波減速器剛輪已經在國內多家相對頭部減速器企業通過驗證并開始小批量交付?!安牧?/p>
66、+加工+模組”的全鏈條布局。公司通過與智同等戰略客戶在材料和加工工藝方面的深度合作,不斷延伸工藝鏈條,提升附加值;通過與智元機器人等建立股權合作,深度綁定戰略客戶,逐步介入人形機器人核心零部件領域。公司通過設立產業基金布局人形機器人產業,與投資項目深度互動,整合上下游資源,聯合開發機器人關鍵材料、精密加工工藝、減速器部件、關節模組等方式,延伸至高附加值環節。行業深度研究/鋼鐵 本公司具備證券投資咨詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 27 5 風險提示 1)人形機器人放量不及預期。目前人形機器人尚未量產,倘若人形機器人放量進度較慢,機器人帶來的特鋼、球墨鑄鐵等材料需求也會受到影
67、響。2)材料應用不及預期。人形機器人尚在商業化落地前期階段,仍有較大的技術變更可能性。技術的具體定型,將決定相關材料的應用及用量,對特鋼、球墨鑄鐵等材料需求將產生較大影響。3)原材料價格波動風險。鋼鐵波動或影響廠商對該材料的選擇,導致對特鋼、球墨鑄鐵等材料需求產生較大影響。行業深度研究/鋼鐵 本公司具備證券投資咨詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 28 插圖目錄 圖 1:工業機器人成本結構.3 圖 2:減速器(減速機)的產品構造.3 圖 3:精密行星減速器結構.4 圖 4:擺線針輪減速器結構.4 圖 5:RV 減速器結構.5 圖 6:諧波減速器結構.5 圖 7:諧波減速器結構
68、.7 圖 8:諧波減速器結構.8 圖 9:常見柔輪類型.10 圖 10:漸開線齒廓與雙圓弧齒廓嚙合路徑對比.10 圖 11:柔輪熱處理工藝曲線.11 圖 12:柔輪回火工藝對鋼力學性能的影響.11 圖 13:精沖工藝示意圖.12 圖 14:柔輪生產工藝對比.14 圖 15:剛輪合金性能對比.15 圖 16:球墨鑄鐵和 40Cr 鋼的顯微組織.16 圖 17:球墨鑄鐵和 40Cr 鋼的耐磨性對比.16 圖 18:工業機器人全球裝機量情況.17 圖 19:我國工業機器人產量情況.17 圖 20:中國工業機器人用 RV 減速器需求量.17 圖 21:中國工業機器人用諧波減速器需求量.17 圖 22:
69、Optimus 旋轉執行器示意圖.19 圖 23:精密沖壓特殊鋼生產鏈.21 圖 24:精密沖壓特殊鋼生產流程.21 圖 25:翔樓新材制造成本分項占比.22 表格目錄 重點公司盈利預測、估值與評級.1 表 1:機器人常用減速器性能比較.6 表 2:諧波減速器典型材料.8 表 3:柔輪材料成分(單位:%).9 表 4:柔輪材料力學性能.9 表 5:精沖工藝與傳統鍛造、鑄造及機加工工藝的對比情況.13 表 6:下游主要行業應用.14 表 7:剛輪合金成分(單位:%).15 表 8:不同類型機器人諧波減速器單位用量.18 表 9:Optimus 二代旋轉執行器/減速器數量.18 表 10:諧波減速
70、器用鋼材市場規模測算.19 表 11:精沖鋼、球墨鑄鐵市場規模拉動測算(單位:億元).19 表 12:不同產品性能要求對應的生產過程.22 表 13:不同客戶應用不同的定制化工藝.23 表 14:公司合作研發情況.23 表 15:諧波減速器材料研發情況.24 表 16:翔樓新材盈利預測與財務指標.24 表 17:連續鑄鐵件與鍛鋼件及砂鑄件對比.25 表 18:恒工精密主要產品.26 行業深度研究/鋼鐵 本公司具備證券投資咨詢業務資格,請務必閱讀最后一頁免責聲明 證券研究報告 29 分析師承諾 本報告署名分析師具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格并登記為注冊分析師,基于認真審慎的工作態度
71、、專業嚴謹的研究方法與分析邏輯得出研究結論,獨立、客觀地出具本報告,并對本報告的內容和觀點負責。本報告清晰準確地反映了研究人員的研究觀點,結論不受任何第三方的授意、影響,研究人員不曾因、不因、也將不會因本報告中的具體推薦意見或觀點而直接或間接收到任何形式的補償。評級說明 投資建議評級標準 評級 說明 以報告發布日后的 12 個月內公司股價(或行業指數)相對同期基準指數的漲跌幅為基準。其中:A 股以滬深 300 指數為基準;新三板以三板成指或三板做市指數為基準;港股以恒生指數為基準;美股以納斯達克綜合指數或標普500 指數為基準。公司評級 推薦 相對基準指數漲幅 15%以上 謹慎推薦 相對基準指
72、數漲幅 5%15%之間 中性 相對基準指數漲幅-5%5%之間 回避 相對基準指數跌幅 5%以上 行業評級 推薦 相對基準指數漲幅 5%以上 中性 相對基準指數漲幅-5%5%之間 回避 相對基準指數跌幅 5%以上 免責聲明 民生證券股份有限公司(以下簡稱“本公司”)具有中國證監會許可的證券投資咨詢業務資格。本報告僅供本公司境內客戶使用。本公司不會因接收人收到本報告而視其為客戶。本報告僅為參考之用,并不構成對客戶的投資建議,不應被視為買賣任何證券、金融工具的要約或要約邀請。本報告所包含的觀點及建議并未考慮獲取本報告的機構及個人的具體投資目的、財務狀況、特殊狀況、目標或需要,客戶應當充分考慮自身特定
73、狀況,進行獨立評估,并應同時考量自身的投資目的、財務狀況和特定需求,必要時就法律、商業、財務、稅收等方面咨詢專家的意見,不應單純依靠本報告所載的內容而取代自身的獨立判斷。在任何情況下,本公司不對任何人因使用本報告中的任何內容而導致的任何可能的損失負任何責任。本報告是基于已公開信息撰寫,但本公司不保證該等信息的準確性或完整性。本報告所載的資料、意見及預測僅反映本公司于發布本報告當日的判斷,且預測方法及結果存在一定程度局限性。在不同時期,本公司可發出與本報告所刊載的意見、預測不一致的報告,但本公司沒有義務和責任及時更新本報告所涉及的內容并通知客戶。在法律允許的情況下,本公司及其附屬機構可能持有報告
74、中提及的公司所發行證券的頭寸并進行交易,也可能為這些公司提供或正在爭取提供投資銀行、財務顧問、咨詢服務等相關服務,本公司的員工可能擔任本報告所提及的公司的董事??蛻魬浞挚紤]可能存在的利益沖突,勿將本報告作為投資決策的唯一參考依據。若本公司以外的金融機構發送本報告,則由該金融機構獨自為此發送行為負責。該機構的客戶應聯系該機構以交易本報告提及的證券或要求獲悉更詳細的信息。本報告不構成本公司向發送本報告金融機構之客戶提供的投資建議。本公司不會因任何機構或個人從其他機構獲得本報告而將其視為本公司客戶。本報告的版權僅歸本公司所有,未經書面許可,任何機構或個人不得以任何形式、任何目的進行翻版、轉載、發表、篡改或引用。所有在本報告中使用的商標、服務標識及標記,除非另有說明,均為本公司的商標、服務標識及標記。本公司版權所有并保留一切權利。民生證券研究院:上海:上海市浦東新區浦明路 8 號財富金融廣場 1 幢 5F;200120 北京:北京市東城區建國門內大街 28 號民生金融中心 A 座 18 層;100005 深圳:深圳市福田區中心四路 1 號嘉里建設廣場 1 座 10 層 01 室;518048