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半导体行业

自动化机械丝杠导轨行业切磋:高稹密直线传动部件迎来财富化厉沉时机

更新时间  2023-11-01 18:36 阅读

  丝杠导轨是高严密的直线传动产物。丝杠和导轨可配合构成一套直线运动体系; 此中丝杠肩负定位,并将回旋运动转换为直线运动,驱动导轨运动;导轨肩负将 部件传输至方向地位。正在机床中,大普通 2 套直线 套滚珠丝杠副构成 一个宗旨的直线运动体系;以 X 轴为例,就业台、丝杠螺母和滑块三者彼此毗连, 完毕对就业台高频度、高精度的定位。

  丝杠将回旋运动转化为直线运动。遵照丝杠的摩擦性格,可分为梯形丝杠、滚珠 丝杠、行星滚柱丝杠。 (1)梯形丝杠:也称滑动丝杠,牙型多为梯形,螺母和丝杠轴直接接触,运动 时爆发滑动摩擦力。 (2)滚珠丝杠:正在丝杠与螺母旋之间就寝适量滚珠动作中央传动体,运动时产 生滚动摩擦力。 (3)行星滚柱丝杠:正在主螺纹丝杠的周遭,按行星式摆设 6-12 个螺纹滚柱,基 本机合与滚珠丝杠犹如,区别正在于载荷传达元件为螺纹滚柱,而非滚珠。滚柱和 丝杠之间是线接触,接触面大大减少,于是拥有高刚性、高承载才华,比同规格 滚珠丝杠副超越 3 倍以上(最高尚过 10 倍)。

  滚珠丝杠因传动恶果高、寿命长,是目前主流的丝杠产物。梯形丝杠的摩擦阻力 大,传动恶果大凡低于 40%,磨损疾、利用寿命短,不行餍足当代呆滞传动正在高 速率、高恶果、高精度等方面的央浼。滚珠丝杠磨损幼,传动恶果能到达 90% 以上,利用寿命更长,是主流的丝杠产物。行星滚柱丝杠固然职能高,但筑筑难 度大、本钱高,目前贸易化操纵较少,重要用于重载和高牢靠性央浼的局面,如 航空母舰、核潜艇、核电站、重型军事设备、冶金筑立及重型数控机床等。

  滚珠丝杠副重要由丝杠轴、螺母和滚珠构成。丝杠轴是有螺纹滚道的圆柱轴;螺 母由螺母体、滚珠轮回装配等部件组成,此中滚珠轮回装配是一条或多条联贯的 紧闭通道,用意是完毕滚珠的轮回。滚珠网罗接受载荷的负荷滚珠和不接受载荷 的间隔滚珠,间隔滚珠重要起间隔用意,直径比负荷滚珠幼。

  滚珠丝杠按滚珠的轮回式样,可分为表轮回式和内轮回式。 (1)内轮回式:滚珠正在轮回进程中永远不摆脱丝杠表貌。内轮回式机合安排简 单,螺母表径幼,可实行微型安排。其上风正在于滚珠运转阻力相对较幼,乖巧度 优异;摩擦亏损少,传动恶果较高;滚珠回程较短,刚度较好,运行精度较高。 于是合用于中幼导程、中低速率局面,如 3D 打印机、中幼型医疗扫描仪等。但 内轮回式返向器回珠槽为空间曲面,呈 S 形,加工较坚苦,对滚珠丝杠副的公称 直径、丝杠表径、螺纹滚道等加工央浼较高。

  (2)表轮回式:滚珠正在轮回返回时分开了丝杠螺旋滚道而正在螺母体内或体表循 环。表轮回式滚珠丝杠副尺寸较大,合用于载荷较大的局面,如大型重载机床。 表轮回滚珠副按其正在滚珠返回装配构造的分歧,可分为套筒-螺旋槽式、插管式 和端面/端盖式三种: 套筒-螺旋槽式:机合大略,轴向陈列紧凑,节省空间;有用负载滚珠多, 承载才华较高;但径向尺寸较大,挡珠器的弧形杆刚度较差,特地是舌形部 分易于磨损,寿命较短。 插管式:机合大略,就业牢靠,工艺性好;公称直径与导程组合较多,合用 性广,既可于重载高速的驱动体系,也可用于严密定位体系,正正在代替套筒 -螺旋槽式。 端面/端盖式:螺母径向、轴向尺寸幼;低噪声;拥有高承载、高牢靠性, 但滚珠轮回局限加工繁复。端面式机合合用于低承载且速率、精度较高的场 景,或高承载且速率、精度较低的场景;端盖式机合合用于多线、高承载、 低转速、低精度传动的场景。

  导轨是支持被加工零件,并使其按轨则宗旨运动的部件。导轨的导向偏差会直接 影响运动轨迹,最终导致工件爆发加工偏差。 导轨的根基机合是静导轨(导轨)和动导轨(滑块),导轨起支持用意,滑块连 接运动件,沿导轨作直线运动。遵循导轨和滑块的接触机合,可分为滑动导轨、 滚动导轨和液体静压导轨。 (1)滑动导轨,又称硬轨,是指就业面之间通过滑动摩擦运动的导轨;拥有结 构大略、刚度好,承载才华强、抗震性强、易维修等益处,缺陷是摩擦系数较大; 合用于低精度重切削; (2)滚动导轨,又称线轨,是指正在就业面之间装置滚动体(滚珠、滚柱和滚针) 的导轨;拥有摩擦系数幼、呼应速率疾、运转速率上等益处,缺陷是刚度、宁静 性和抗震性不足滑动导轨,承载幼,维修性差;合用于高精度、高速轻加工; (3)液体静压导轨是指正在就业面之间通入压力油,使运动件浮起,油压能跟着 表加负载的转变而主动调剂,以担保就业面间永远处于纯液体的摩擦状况,同时 采用直线电机驱动,光栅尺为地位反应体系,变成体系的全闭环管造;摩擦系数 极幼,然而机合繁复,筑筑本钱高,实践操纵较少。

  丝杠:国度准绳(GB/T 17587-2017)将滚珠丝杠副精度分为八个等第,即 P0、 P1、P2、P3、P4、P5、P7、P10 级。此中 P0 级精度最高,往后精度逐级递减。 日本、韩国及中国台湾省采用 JIS 等第,分为 C0-C10 八个等第,好像数字的 JIS 精度准绳略高于国标,即 C1 的央浼略高于 P1,但差异不大。大凡而言,精度高 于 P5 的丝杠有定位+传送功用,重要用于高精度数控机床、半导体筑立、航空航天等范畴;精度为 T7、T10 的丝杠惟有传送功用,重要用于平常呆滞、木匠 呆滞、工业呆板人等范畴。

  导轨:精度分为平常级(无标帜)、高级(H)、严密级(P)、超严密级(SP)以及超超 严密级 (UP)。H 级以下的导轨重要用于木匠呆滞、成型机床、工业呆板人、搬 运体系、局限医疗东西等范畴,P 级以上的重要用于高严密数控机床(加工中央、 车床、铣床等)、严密衡量仪器、半导体筑立等范畴。

  遵循 Value Market Research 数据,2019 年环球滚动部件的商场界限为 195.48 亿美元(折合黎民币约 1300 亿元),估计 2026 年将到达 296.61 亿美元,时候 年均复合增加率约为 6.14%。此中,亚太地域是重要商场,约占 44%,估计 2026 年占比将增加至 47%,亚太地域商场份额的神速增加重要源于中国等国度发扬航 空航天、呆板人、主动化等高端筑筑业。遵循金属加工杂志社,2022 年我国滚 动功用部件商场空间约为 330 亿元,估计 2025 年将到达 462 亿元,2021-2025 年 CAGR 到达 12%。

  丝杠导轨下游操纵遍及,机床是最重要的下游。丝杠和导轨动作高精度的传动部 件,多量操纵正在数控机床、半导体筑筑装配、医疗东西、工业呆板人、主动化设 备、3C 筑立、汽车等范畴,此中机床是最重要的操纵范畴,遵循金属加工杂志 社的数据,估计 2025 年机床正在滚动功用部件的操纵占比为 24%。

  丝杠导轨是机床传动体系的首要部件,丝杠精度央浼大凡正在 P5 级以上,导轨精 度央浼大凡正在 P 级(严密级)以上。丝杠和导轨的职能目标直接肯定机床传动系 统的定位精度、行走直线度、就业台面刚度以及承载才华等职能,进而肯定机床 整机的职能。机床是体系性产物,单个中央零部件的精度往往大于整机的精度, 于是机床对丝杠导轨的央浼较高,此中丝杠精度央浼大凡正在 P5 级以上,导轨精 度央浼大凡正在 P 级(严密级)以上。

  机床范畴的商场需求量约百亿元。遵循国盛智科招股仿单问询函答复文献,大 型机床中丝杠导轨本钱占比约为 5%,幼型机床则约占总本钱的 9%。咱们假设 完全上丝杠导轨的本钱占比为 8%,机床整机毛利率为 25%,则丝杠导轨的商场 空间=机床整机商场空间*(1-25%)*8%。由此,咱们测算出丝杠导轨的年商场 空间正在 100 亿元上下震动。

  丝杠导轨爆发磨损,存正在必然的更新需求,但并非需求的主导要素。大凡而言, 为担保机床无窒碍运转时刻到达 2000h 以上,丝杠导轨的寿命央浼正在 20000h 以 上。但正在数控机床的利用进程中,因为操作欠妥、珍重欠妥及运转磨损,丝杠导 轨或许会闪现加工精度相当,须要实行改换。于是丝杠导轨的改换频率与工用意 量和珍重水平合系,若珍重得好,也或许正在机床的全面利用寿掷中都不须要改换。 于是更新并非必选项,丝杠导轨的需求更多受机床周期影响,上银的营收转变趋 势也呈现了丝杠导轨景心胸与机床行业景心胸根基相似。

  海表龙头企业发扬史籍久远,技巧积攒深奥。滚珠丝杠传动装配降生于 1874 年, 但直到 1940 年才开头被遍及操纵于工业范畴。欧美企业拥有先发上风,且具有 轴承、液压件、高严密磨床等家当上风,技巧当先,属于第一梯队。20 纪 80 年 代开头,日本 THK、NSK、IKO 等公司伴跟着日本的机床、半导体、汽车筑筑 业等行业滋长起来,成为重要坐蓐厂家,属于第二梯队。20 世纪 90 年代后期, 中国台湾的 HIWIN、ABBA、AMT、PMI 公司及韩国的 SBC 也崭露头角,动作 后发者,产物打破后主打性价比,捉住了中国筑筑的发扬时机,正在中国商场享有 较高的商场份额,属于第三梯队。

  环球商场会合度高。遵循 QYR 调研数据,目前环球滚珠丝杠商场重要坐蓐商有 NSK、THK、SKF、Hiwin、PMI 和 TBI MOTION 等,CR5 约 44%。环球线轨 的中央厂商网罗 THK、Hiwin 和 NSK 等,前三大厂商吞没了环球约 76%的份额。 丝杠导轨行业因为产物筑筑工艺繁复,高端筑立进入大,合系技巧壁垒上等来历, 进初学槛高,且后发者追逐难度大,行业会合度高。

  从产物职能来说,欧系代表高端,大凡用于重载的、大型的操纵场景,代价高; 日系代表中高端,拥有精度高、职能好、代价低于欧系产物等特色自动化机械,与欧系产物 变成分歧化比赛;台系代表中低端,主打性价比,交货周期最短,代价低于日系 产物,重要与日系产物正面比赛。遵循 JMAA,2004-2022 年,日本滚珠丝杠销 售单价延续低浸,呈现台系产物依靠性价比,连忙抢占日系的商场份额,目前国 内日系和台系产物吞没大局限商场份额。

  大陆的丝杠导轨企业数目较少,积攒时刻短,单个企业体量较幼。历程几十年的 发扬,目前界限相对大的公司是南京工艺、汉江机床、博特精工、凯特精机等, 咱们估计 22 年四家公司合计营收约 10 亿元,国产化率低。

  滚珠丝杠副重要职能目标网罗精度、寿命、额定静载荷、额定动载荷、预紧力、 刚度、摩擦力矩、转速、温升、振动、噪声以及加快率。

  完全而言,我国丝杠导轨与进口产物的差异重要呈现正在精度保留性、批量坐蓐的 宁静性和相似性。精度保留性指保持正在初始精度的时刻,国产丝杠导轨假使出厂 精度能到达 P3 级以上,后续也很难正在机床全面寿命周期中保持正在这一高精度。 批量坐蓐的相似性和宁静性指坐蓐一批丝杠,能到达准绳央浼的产物比例,国产 固然能做到 P0~P2 级的高精度产物,但相似性和宁静性较差,导致无法大界限 供应。

  国产丝杠导轨掉队于进口的背后,是全面家当链各个合头(网罗安排、原质料自动化机械、 筑筑筑立、加工工艺、检测法子、质地管控等)都存正在差异。

  高质地的原质料是擢升寿命、精度保留性的根基。丝杠导轨正在利用进程中会磨损、 受热爆发变形,要使丝杠导轨到达寿命央浼,并保留精度稳固,利用的钢材须要 到达高硬度、拥有较好的冷热加工工艺性和尺寸宁静性、拥有较低的非金属杂质 和碳化物偏析等。

  丝杠导轨所需的原质料遵循操纵范畴的分歧有所转变,此中 GCr15 高碳铬轴承 钢以及 Cr/Mo 优质合金钢最为遍及。丝杠导轨常用的质料重要网罗高碳铬轴承 钢、渗碳轴承钢、中碳轴承钢、低合金机合钢、模具钢等以及独特务况下利用的 中温、高温以及高温不锈钢。高碳铬轴承钢是沿用时刻最久,利用量最大的全淬 火型轴承钢,此中 GCr15 最具代表性,也是滚珠丝杠最常见的原质料之一。根 据中国轴承工业协会,GCr15占全国轴承钢坐蓐量80%以上。正在钢中加适量 Cr、 Mo、Mn 等元素,可普及淬透性和回火宁静性,通过适应的热统治工艺可使丝杠 得回精良的硬度和耐磨性等归纳力学职能。目前 GCr15SiMn、Cr/Mo 系合金钢 也多量操纵于滚珠丝杠筑筑之中。

  国产高碳铬轴承钢近年擢升明显但职能完全偏低,对丝杠寿命和牢靠性拥有较大 影响。轴承钢 GCr15 从质料上是优质合金钢,但其纯净度亏折(如氧含量高) 对丝杠导轨的委顿寿命有较大影响。国内大无数特钢企业不具备坐蓐高质地轴承钢的水准和才华,目前国内坐蓐的轴承钢重要会合于中低端产物。轴承钢明净度 低,氧化物搀杂、碳化物不宁静且漫衍不匀称等要素大幅低落了国产丝杠导轨的 寿命和牢靠性。

  滚珠丝杠的加工法子分为磨造和轧造两大类: 磨造:大致须要经验粗车-半精车-铣-粗磨-半精磨-精磨步伐自动化机械,工序合计多达 20 多道,繁复水平高,完备的加工工艺周期大凡为 30-45 天,恶果低,批 量幼,本钱高,但精度高,可以到达 P0 级加工精度。 轧造:采用挤压一步成型,可分为冷轧和热轧,拥有尺寸固定、坐蓐恶果高、 节省金属、代价低廉等益处。轧造后的滚道表貌质地精良,抗委顿强度和机 械强度高,但精度较低,大凡为 P7 及以下。轧造丝杠的坐蓐工序大略,加 工工艺周期大凡为 1-3 天。但轧造丝杠的筑立进入大大高于磨造丝杠,血本 开支大,且我国轧造工艺起步较晚,发扬不可熟,于是国内丝杠以磨造为主。

  高精度的磨造丝杠大凡要历程车削、铣削、磨削,若精度央浼不高,车削或铣削 也能到达央浼,不须要进一步磨削,于是目前磨造丝杠有三种加工法子:硬车削、 硬旋铣、研磨。 硬车削:跟着 CBN 刀具的发扬,硬车削工艺遍及地操纵于滚珠丝杠的加工,可 动作高严密丝杠的粗加工或低严密丝杠的终加工。车削法子适合加工螺距 6mm 以下、长度 1m 以下的长径比不大的工件。 硬旋铣:将螺纹滚道一次铣削成形,省略了工序,不须要频频修整刀具和校直, 可预先加工准绳丝杠,大大缩短了滚珠丝杠加工周期,坐蓐恶果高,是一种高效、 神速、绿色的干式硬态螺纹加工法子,正在表洋探求操纵仍然斗劲成熟。合用于加 工较长的丝杠以及长径比大的丝杠,可以到达 P3 级精度,国内局限公司从表洋 引进旋风铣筑立实行加工。 磨削:指正在粗加工(如硬车削、旋风铣削)的根基上,用专用螺纹磨床对圆弧槽 实行严密加工。螺纹单次磨削量有局部,于是正在磨削进程中要一贯地修整砂轮和 校直丝杠,工时较长。合用于对精度、寿命、恶果等央浼较高的行业,然而加工 本钱也较高,是国内主流的丝杠加工式样。

  磨造丝杠的坐蓐进程中涉及多量 know-how。 ①安排:是肯定丝杠职能的首要要素,适应的安排可能办理局限因加工偏差和滚 道磨损等要素导致的预紧力丢失、刚性耐受强度亏折、技巧精准度不佳等题目。 我国滚珠丝杠起步较晚,对根基道理的左右亏折,大无数从安排上只可做到形似, 无法到达职能央浼,且出题目后不清晰若何厘正。 ②磨削:磨削进程中的偏差原因有良多,如砂轮磨损、弹性变形、热变形等,其 中热变形是影响丝杠加工精度的重要偏差。目前对待偏差的积累重要依托普及磨 床数控化率、工人正在加工进程的操作标准和就业体会,国产磨床掉队于进口,国 内对待筑筑进程中的质地管造央浼不厉,体会充分的工人数目少,于是磨削水准 较低。别的,大无数磨床都须要人为对刀和占定磨削量,国内专业人才较少,导 致家当成熟度低。 ③热统治:重要步伐是将丝杠表貌神速加热至淬火温度,然后连忙冷却,从而正在 螺纹表貌变成必然深度的淬硬层,且芯部有必然的韧性,使滚珠丝杠同时餍足表 面高硬度、耐磨性和芯部高强度、高韧性的归纳力学职能央浼。热统治工艺的各 项参数往往是丝杠筑筑企业正在多年坐蓐中积攒下来的,后发者逆向研举事度高。 我国企业目前的热统治水准不高,重要呈现正在对淬硬层硬度、深度,硬度梯度分 布等方面做不到精准管造,常闪现淬硬层浅、淬硬层梯度不匀称等题目,会导致 各样题目(比方实行螺纹磨削时,会正在滚道上闪现轴向的或网状的裂纹)。 ④检测:滚珠丝杠精度的检测目标重要有齿形精度、螺距精度、中径锥度、弯曲 变形等,此中最首要的是滚珠丝杠螺距精度。一方面,我国检测筑立发扬起步较 晚,古板检测筑立能到达的检测精度无法餍足对待高精度丝杠的检测央浼,须要 利用光学扫描道理的检测筑立,如激光动态行程衡量仪以及螺纹归纳衡量机等, 这类筑立衡量精度高、检测速率疾且衡量道理繁复,造价腾贵。另一方面,国产 丝杠缺乏操纵机缘,没有下游反应,极少须要厘正的细节没有被提出,导致检测 系统修建不完竣。

  螺纹磨床是影响滚珠丝杠质地的首要要素,海表数控产物万分成熟。正在日本、美 国、德国、瑞士等国度,数控螺纹磨床仍然万分普及,并开头朝复合加工功用的 宗旨发扬,为批量宁蓐高端滚珠丝杠副产物供应了筑立根基。代表性产物有 德国克林贝格 HNC35K、瑞士莱斯豪尔 RG2000、英国 MATRIX7000、日本三 井 GSE-A/GSN、德国 SMC 公司 US500-CNC 系列磨床等。这些产物无数都采 用所有控一体化管造技巧,并装备螺纹正在线检测管造体系、所有控砂轮主动修整 器以及前辈管造软件,将极少最新探求效果操纵到磨削工艺以及床肉体料选用上, 拥有操作便当、就业职能宁静等益处,其磨削精度大凡到达 P1 级或更高。

  我国高端数控螺纹磨床仍依赖进口,同类产物差异较大自动化机械。国产的高端数控螺纹磨 床与进口筑立对照再有清楚差异。重要呈现正在①数控砂轮修整器装配主动化水准 低、管造精度有待普及;②管造体系软件的斥地尚未成熟;③砂轮的线速率偏低 及螺旋升角偏幼;④磨削加工进程中工件正在线检测体系斥地还不完整;⑤对磨削 进程和磨削工艺的根基探求亏折等方面。国内的重要数控螺纹磨床坐蓐企业有上 海机床厂、汉江机床厂、北平机床厂、安阳机床厂等企业。

  CNC 螺纹旋风铣机床技巧被表洋少数公司垄断。德国的旋风铣筑立居于全国领 先水准,拥有代表性的企业重要有德国 Leistritz、Burgsmuller、GWT,奥地利 的 Weingartner、Linsinger 等。我国的旋风铣削工艺无数中断正在中低精度水准, 国内的旋风铣削机床大家从表洋引进。2004 年,南京工艺(国内首家)进口了 德国 Leistritz 公司的 PW160 型 CNC 旋风硬铣机床。但 CNC 旋风硬铣机床代价 万分腾贵,8m 的旋风硬铣机床售价折合约 1200 万黎民币,且国内硬旋铣加工 工艺和技巧并不可熟,于是数控旋风铣床未能正在国内神速实行操纵。 综上所述自动化机械,我国丝杠导轨专用磨床的近况重要有:①高端筑立依赖进口,进口设 备代价高,交期长;②严密筑立须要连结熟练工人、参数测验、检测筑立等多方 要素才气充实阐发其用处,我国正在以上几个方面均亏折。③筑立的耗材(如刀具、 砂轮等)影响筑立的利用,国产耗材加工恶果较低。

  丝杠导轨正在主动化筑立中,常以线性模组形状操纵。线性模组是由铝型材、联轴 器、丝杠、直线导轨等重要部件构成的通用传动元件,其重要用意是通过固定程 序来实行抓取、搬运、操作用具,完毕主动变速。线性模组拥有机合紧凑、重量 轻、体积幼、运动活跃等上风,被遍及操纵于主动化呆滞筑立上,如 3C 电子设 备、锂电池筑筑筑立、焊接筑立等,代庖了人为的反复性、紧张性就业。分歧的 场景精度央浼不雷同,起传动用意的呆滞手精度央浼较低,须要精准定位的贴装 筑立、高精度的螺丝机、点胶机等央浼较高,但完全的难度低于高严密机床。

  正在工业主动化、智能化趋向下,我国以工业呆板人工代表的主动化行业神速发扬, 动员合系丝杠导轨需求。遵循国际呆板人协同会(IFR)揭橥的《2022 年环球机 器人家当陈诉》显示,2021 年环球工业呆板人装置量创史籍新高,达 51.7 万台, 同比增加 31%,创史籍新高。我国 2021 年工业呆板人装置量减少了 51%,高达 26.8 万台,超越了环球其他地域呆板人装置量的总和。预测至 2025 年腊尾,全 球工业呆板人的年装置量将到达 69 万台。将来,主动化及工业呆板人的神速发 展仍是丝杠导轨需求进一步增加的首要胀舞力。

  人形呆板人希望带来更宽阔的增量商场。特斯拉 AI Day 2022 揭橥的 Optimus 人形呆板人躯干共有 28 个合节,此中回旋和线 个自动化机械,线性实施器将采 用无框电机+行星滚柱丝杠的计划。轻巧手采用滚珠丝杠计划,共需 12 个滚珠丝 杠。远期来看,跟着呆板人智能化发扬以及与人为智能技巧的深度连结,人形机 器人批量坐蓐及遍及操纵或成为或许,希望动员丝杠放量。

  特斯拉人形呆板人采用颠倒行星滚柱丝杠,颠倒式具备机合紧凑、高负载性格。 准绳式滚柱丝杠是丝杠回旋动员螺母做轴向运动,大普通短螺母、长丝杠的机合; 颠倒滚柱丝杠中,螺母是主动件,大普通长螺母、短丝杠的机合。颠倒式机合更 加紧凑,合用于对装置空间和质地有厉厉央浼、须要实行一体化安排的场景。此 表,颠倒滚柱丝杠的启动次数更少,可能利用更大的螺纹,进而供应比平常滚柱 丝杠更高的负载才华,然而加工难度也大大减少。

  百万台人形呆板人估计带来百亿级其余丝杠需求。反向式行星滚柱丝杠因为其复 杂性,产量偏低,代价奋发,目行进口单价约 2 万元。假设远期量产及国产化替 代后,反向式行星滚柱丝杠单价降至千元级别,则单台人形呆板人丝杠的价钱量 约为 14*1000+12*400=18.8 万元。100 万台人形呆板人将带来 180 亿元的丝杠 需求,若最终到达汽车的出卖体量,丝杠的商场空间希望到达千亿级别。 欧美企业是行星滚柱丝杠行业的主导者。目前行星滚柱丝杠的重要筑筑企业网罗Rollvis(瑞士)、GSA(瑞士)、Ewellix(瑞典)、博世力士笑、CMC(美国)、 LSI(美国)等,此中 Rollvis、GSA、Ewellix 都是舍弗勒旗下。遵循《E 公司滚 柱丝杠产物营销计谋探求》一文,Rollvis+GSA+Ewellix 正在我国滚柱丝杠商场份 额合计为 66%,国产企业以研造和单件坐蓐为主。

  滚珠丝杠正在电动、油电羼杂等车辆中重要操纵于转向器、聚散器和造动体系实施 器、座椅调剂、玻璃起落体系等部件。车用丝杠广泛精度央浼不高,P7 即可满 足央浼,重要起到传送动力的用意,需具备高牢靠性、遐龄命、传动流通度高、 耐高温、低噪音等性格,不须要搭配导轨利用。燃油车中,丝杠是可选项,大凡 高端的欧系汽车会利用,但正在新能源汽车中,因为内部机合、整车性格都爆发了 转变,丝杠的操纵逐步减少,将来若向智能化、L4 级别以上的主动驾驶发扬, 丝杠有或许成为必选项。

  EPS 是目前主流的汽车转向体系。汽车转向体系经验了古板的呆滞转向(MS)、 帮力转向、线控转向(SBW)三个发扬阶段,帮力转向遵循帮力原因又可分为 呆滞液压帮力转向(HPS),电控液压帮力转向(HPS)和电动帮力转向(EPS), 此中, 呆滞转向体系(MS):机合大略但转向的精准性和太平性亏折,已不符合 当代驾驶需求。 呆滞及电控液压帮力体系(HPS、EHPS):采用液压帮力体系,过去重要 操纵于商用车加倍是重型车辆,因为功耗大、液压油流露等题目,已被 EPS 代替。电动帮力转向体系(EPS):用电机代替液压装配,拥有机合大略、能耗更 低、节省空间而且可精准调剂帮力巨细等益处,细分产物 R-EPS 利用滚珠 丝杠传动。EPS 遍及操纵于乘用车,遵循佐思汽研,2020 年中国乘用车 EPS 浸透率达 96.4%。 线控转向(SBW):是将来汽车智能化下转向体系的发扬趋向,目前仍处 于研发和幼界限量产的早期发扬阶段,采用滚珠丝杠计划。

  EPS遵循电机驱动部位和机合的分歧,可细分为管柱式电动帮力转向(C-EPS)、 幼齿轮式电动帮力转向(P-EPS)、双幼齿轮式电动帮力转向(DP-EPS)和齿 条式电动帮力转向(R-EPS)。C-EPS、P-EPS、DP-EPS、R-EPS 的传动恶果、 驾御道感、前轴负荷次第普及,其单价也次第擢升。前三者采用蜗轮蜗杆的传动 式样,R-EPS 采用通过皮带传动与滚珠丝杠传动将转矩传达至转向器齿条,传 动恶果更高,可供应更大帮力,常用于中大型 SUV、商务车和华丽车型。

  新能源汽车轻量化及智能化催生更多 R-EPS 的需求。因为滚珠丝杠传动恶果和 精度高、噪音低、可能负责较大的力矩和负载,R-EPS 的最大推力明显大于其他产物,可达 16000N 以上。新能源汽车因为装置动力电池,相较于燃油车的整 车重量大幅擢升,须要更大的前轴载荷才华。跟着新能源汽车向智能化、高端化 发扬,对转向体系的归纳职能央浼越来越高,R-EPS 正在乘用车的操纵希望减少。 遵循智研商议,2019 年我国 R-EPS 浸透率约 7%,擢升空间重大。

  线管造动的发扬动员对滚珠丝杠的需求。线管造动将古板的液压或呆滞管造部件 改由电子管造代替,是新能源汽车以及主动驾驶范畴常采用的技巧。滚珠/滚柱 丝杠具备高承载、高精度、高传动恶果等上风,正在线管造动体系中的操纵比正在传 统造动体系中更多,受益于新能源汽车、智能汽车的发扬。

  EHB 省去古板真空帮力体系,集成度高,成为新能源汽车主流计划。正在新能源 车中,纯电型电动车没有动员机,混动型动员机不延续就业,于是古板的真空帮 力体系不再合用。目前主流的新能源车的造动帮力办理计划重要有两种:一是采 用电动真空泵(EVP)代替古板的呆滞真空泵,其他局限与古板的真空帮力器原 理好像。二是采用电子液压造动(EHB),线管造动用电子帮力取代真空帮力, 不再依赖真空源。EHB 因为其兼容性好、能量接管较高、呼应速率疾等益处已 经成为现时商场的主流计划。EHB 中真空帮力器及合系组件被代替,大凡采用 滚珠丝杠传动。

  直接型 EHB职能更优。EHB 分为直接型和间接型两种,间接型采用高压蓄能器, 诈欺电机树立油压,将高压刹车油积蓄正在蓄能器中,正在须要时实行开释,混动车 大凡采用这一类型;但它也存正在体系过于繁复、牢靠性不高、体积大、本钱上等题目。直接型 EHB 直接以电机胀舞主缸活塞,更具职能上风,大凡为纯电动汽 车采用。但直接型 EHB 筑筑难度较大,难点正在于电机体积幼、转速高(每分钟 赶上 1 万转),扭矩大等,对传动部件也提出了更高的央浼。 直接型 EHB 的代表产物日立 E-ACT 和博世的 iBooster 均采用滚珠丝杠传动。 日立 E-ACT 的道理是用电机驱动推杆再胀舞主缸活塞,电机的回旋力通过滚珠 丝杠转化为直线运动力,同时滚珠丝杠也是一个减速器,将电机的转速低落来增 大扭矩,胀舞主缸活塞。博世第一代 iBooster 采用二级蜗轮蜗杆传动,第二代 iBooster 改成一级滚珠丝杠传动,体积大幅度缩幼,管造精度有所普及。博世是 目前我国线管造动重要品牌,遵循佐思汽研,2021 年博世正在中国乘用车线管造 动商场份额占比达 91.5%,用于特斯拉、大家新能源、蔚来等车型上。

  电子呆滞造动 EMB 是更为前辈的造动体系。EMB 机合紧凑,所有放弃了液压回 道。实施机构由电机直接驱动爆发锁模力,拥有体积幼、重量轻、无造动液暴露、 功耗低、造动器利用寿命更长、造动呼应更疾,管造精度更上等诸多上风。EMB 动作线管造动体系的完备形状,估计将来将渐渐代替 EHB,但现正在仍处于发扬 早期。 滚珠/滚柱丝杠常用于 EMB 造动计划。EMB 运动转换机构重要网罗螺纹螺杆、 齿轮齿条、滑动丝杠、滚珠/滚柱丝杠、凸轮传动、滚珠斜道传动机构等。EMB 行车造动计划大凡网罗“运动转换机构+减速机构”,目前楷模计划的运动转换 多采用滚珠丝杠传动。

  驻车造动从形状上分为呆滞式和电子式,即呆滞手刹和电子手刹。呆滞式造动系 统存正在造动力亏折、占用空间大、操为难度大等题目,电子手刹(EPB)逐步取 代古板呆滞手刹。EPB 常采用螺纹传动或滚珠丝杠传动,此中螺纹传动本钱低、 机合大略而且可自锁。琢磨到本钱和自锁,大家造动器厂均采用螺纹传动,滚珠 丝杠传动多用于重型车及中高级汽车。

  总结以上实质,相较于燃油车,新能源汽车中丝杠的操纵大幅减少,远期来看, 汽车智能化、无人驾驶等趋向将进一步擢升丝杠正在汽车中的浸透率。车用丝杠要 求低于机床丝杠,我国希望依托新能源汽车家当链,完毕车用丝杠的国产化。 2022 年《线控转向技巧途径图》征采观点稿之减速机构环节零部件方向中精确 提出核心打破滚珠丝杠技巧。跟着我国滚珠丝杠筑筑才华擢升,局限厂家已具备 供应车用滚珠丝杠的才华,如秦川机床已完毕新能源汽车范畴用滚珠丝杠副和智 能转向体系、汽车电子刹车体系严密螺杆副的国产化实行,车用丝杠希望成为丝 杠行业国产取代的首要打破点。

  恒立液压是国产液压件龙头。公司重要产物网罗高压油缸、高压柱塞泵、液压多 道阀、工业阀、液压体系、液压测试台及高严密液压铸件等,可用于工程呆滞、 海洋工程、能源开采、地道呆滞、工业筑筑等范畴,此中工程呆滞是最重要的下 游。公司依靠神速呼应商场、延续擢升技巧,捉住了 2006-2011 年、2016-2021 年两轮工程呆滞行业神速发扬的盈余,变成油缸+泵阀双主业,成为拥有技巧、 产能、客户等归纳上风的国内液压件龙头,同时开启海表组织,2021 年摆设墨 西哥工场,将来海表希望孝敬更多营收。

  主业毛利率、净利率随同业业周期震动,近几年宁静正在较高水准。受下游景心胸 影响,2011-2015 年毛利率及净利率延续下滑,2016 开头,公司赢余才华随同 下游周期同步回升,2020-2022 年公司毛利率保留正在 40%以上,净利率保持正在 28%。

  定增募投电缸及丝杠营业,加大非挖范畴组织,打造第三滋长弧线 月实现定增,此中线性驱动器项目策动进入约 15 亿元,估计于 2024 年一季度投产,达产后变成年产 10.4 万根准绳滚珠丝杠电动缸、4500 根重载滚 珠丝杠电动缸、750 根行星滚珠丝杠电动缸、10 万米重载滚珠丝杠。跟着工程 呆滞产物电动化趋向,电缸将正在必然水平上取代古板的液压缸和气动缸;丝杠是 电缸的中央部件之一,自造丝杠有利于公司低落本钱,同时切入机床、呆板人等 主动化赛道,打造继油缸、泵阀之后的第三滋长弧线、贝斯特(汽车笼罩)

  贝斯特主业为汽车零部件、工装夹具。公司发迹于工装夹具,后发扬为涡轮增压 器零部件龙头,2019 年收购姑苏赫贝斯,2020 年收购易通轻量化,进入新能源 汽车范畴。目前公司重要产物网罗涡轮增压器严密轴承件、涡轮增压器叶轮、涡 轮增压器中央壳、动员机缸体等环节汽车零部件,座椅构件等飞机机舱零部件。 从业务收入机合来看,汽车零部件产物是公司创收的重要产物,2022 年占比为 91.7%,同比+13.5%。 积年功绩持重,2023 上半年功绩完毕同比高增。公司积年功绩保留相对持重增 长,2016-2022 年收入及归母净利润复合增速均为 12.3%。公司 2022 年完毕营 业收入 10.97 亿元,同比增加 3.8%,归母净利润 2.29 亿元,同比增加 16.4%。 2023 上半年新能源汽车营业放量,叠加原质料本钱低浸、降本增效等,公司收 入同比增加 29.1%,归母净利润同比增加 62.2%。

  组织丝杠导轨营业,局限产物已告捷下线 月,公司设立全资 子公司“无锡宇华精机有限公司”,正式进军丝杠导轨行业,对准高端机床、半 导体设备、主动化、呆板人等中高端下游。2023 年上半年,宇华精机告捷实现 高精度滚珠丝杠副、直线导轨副的首台套下线,并将局限产物送样至机床行业的 政策客户处实行验证。公司谋划“5+10”产能组织,策动一期的丝杠导轨产值 为 5 亿元,二期产值为 10 亿元,目前一期筑立已到位。

  秦川机床主业分四大板块,分离为主机营业、高端筑筑营业、中央零部件营业和 智能筑筑营业。此中主机和中央零部件是重要创收产物,2022 年营收占比分离 为 52.8%、31.6%。集团网罗了秦川机床本部、宝鸡机床、汉江机床、汉江用具、 沃克齿轮、秦川格兰德、秦川宝仪等多家企业,此中汉江机床坐蓐螺纹磨床及丝 杠导轨产物。 机床主机:网罗齿轮机床、严密磨床、加工中央、数控车铣类机床等。 高端筑筑营业:网罗呆板人合节省速器、严密(特种)齿轮箱等。 中央零部件营业:网罗刀具、汽车零部件、丝杠导轨、高速主轴、严密数控转台、 高精度摆角头、严密工装夹具、严密铸件等。 智能筑筑营业:网罗智能机床、高级数控体系、主动化坐蓐线、数字化车间、秦 川云等智能筑筑及中央数控技巧和效劳营业。

  革新成绩清楚,功绩大幅革新。通过内部统治革新、大股东资金支柱以及注入优 质资产,公司 2020 年扭亏为盈,完毕归母净利润 1.53 亿元,同比增加 151%, 2021 年完毕归母净利润 2.81 亿元,同比增加 84.2%。2022 年筑筑业景心胸下 滑,机床行业需求省略,公司终年完结业务收入 41.01 亿元,同比低浸 18.8%, 归母净利润 2.75 亿元,同比下滑 2%。

  子公司汉江机床丝杠导轨的技巧浸淀深奥。汉江从事滚动功用部件营业 50 余年, 产物以滚珠丝杠副、滚动直线导轨副自动化机械、滚动导轨块、滚动花键副、螺杆转子副、 齿轮齿条副、严密就业台和严密零部件为主,多年来正在加工工艺、计量检测等方 面积攒变成中央比赛上风。丝杠产物精度可宁静到达 P2-P3 级,代表了国内的 当先水准,一局限用于秦川机床的产物,另一部卓殊销至机床、主动化及新能源 汽车等范畴。别的,汉江是螺纹磨床筑筑商,从筑立层面临丝杠加工进程有更深 刻的意会;操纵方面,汉江背靠秦川机床,丝杠导轨直接提供秦川的局限机床主 机,可以正在主机厂的操纵中一贯厘正和升级产物。 汉江机床扩产滚珠丝杠副和滚动直线导轨副,估计新增年出卖收入 5 亿元。2022 年,公司定增募投新能源汽车范畴滚动功用部件研发与家当化项目,项目推行主 体为汉江机床,总投资额为 2 亿元,估计达产后新增滚珠丝杠/严密螺杆副产能 28 万件/年、滑动直线 万米/年,每年可减少出卖收入 5 亿元。项目 摆设期共 3 年,第 4 年开头投产,估计当年达产 70%,第五年统统达产。

  鼎智科技主业务务是线性实施器,营收占比赶上六成。公司重要产物网罗线性执 行器、羼杂式步进电机、直流电机、音圈电机。遍及操纵于医疗诊断筑立、人命 科学仪器等医疗东西范畴,以及呆板人、流体管造、严密电子筑立等工业主动化 范畴。 营收界限高速扩张,归母净利润延续增加。近年来,因为生齿老龄化、新冠疫情 等要素的影响,体表医疗诊断筑立的需求大幅增加,动员公司营收从 2019 年的 0.8 亿元上涨至 2022 年的 3.2 亿元,CAGR 为 58.7%;归母净利润从 2019 年的 216. 5 万元扩张至 2022 年的 1.0 亿元,CAGR 为 259.9%,2019 年公司归母净 利润较低,重要受大额股份支出用度拖累。将来下游医疗东西范畴和工业主动化 范畴延续扩张希望动员公司经业务绩进一步擢升。

  毛利率稳步攀升,具有自造梯形丝杠技巧。公司的线性实施器定位高端商场,竞 争企业较少,拥有较高的产物议价权,所以毛利率较高,同时公司通过渐渐利用 自造丝杠代替表购丝杠低落本钱,使得线性实施器的毛利率稳步增加,2022 年 到达 64.9%。公司自造的丝杠重假使梯形丝杠,采用滚压技巧,自立研发了丝杠 矫直工艺,可以完毕梯形丝杠的主动校直。2023 年 6 月,鼎智创办子公司一和 起(常州)智能科技并控股 70%,组织严密微型丝杠。自动化机械丝杠导轨行业切磋:高稹密直线传动部件迎来财富化厉沉时机