丝杠行业深度报告：人形机器人催化丝杠国产化，优质企业乘势而上

人形机器人催化丝杠国产化，优质企业乘势而上——丝杠行业深度报告证券分析师：黄细里执业证书编号：S0600520010001证券分析师：郭雨蒙执业证书编号：S0600525030002二零二五年六月二十七日证券研究报告请务必阅读正文之后的免责声明部分2报告核心观点◼丝杠作为直线传动部件应用广泛，螺纹加工工艺是丝杠加工的核心壁垒。丝杠是一种机械传动元件，主要用于将旋转运动转换为直线运动。按照摩擦特性可以分为梯形丝杠、滚珠丝杠和滚柱丝杠三类，广泛应用于机床、航空航天、机器人、汽车等领域。滚珠丝杠传动效率一般能达到90%-96%，约为梯形丝杠的2-4倍。行星滚柱丝杠在承载能力及寿命、在导程和空间、速度等方面均优于滚珠丝杠。目前应用于丝杠副螺纹制造技术主要有磨削技术、滚轧成型和旋风铣削技术三种。磨削精度高，轧制效率高，旋风铣较均衡。◼机床&新能源需求稳健增长，人形机器人打开市场新空间。丝杠约占人形机器人价值量的 19%，人形机器人带来大量市场需求。若我们假设单台人形机器人对于行星滚柱丝杠的需求稳定在14个，若再考虑到灵巧手空心杯关节中使用的微型行星滚柱丝杠（17个），则潜在市场需求更加广阔，预计2030年对应的行星滚柱丝杠市场将超过450亿元。欧洲企业占据绝大部分市场份额，国产率替代空间大。全球滚柱丝杠厂商主要有Ewellix（隶属于SKF集团）、Rollvis（瑞士）、GSA（瑞士）、Rexroth（德国）、CMC（美国）、南京工艺（中国）、济宁博特（中国）等，其中2023年Rollvis、GSA在我国滚柱丝杠领域的市占率分别高达29%和27%，合计占比近60%，南京工艺、济宁博特市场份额分别约为6%和5%，国产替代空间较大。◼投资建议：丝杠为核心传动部件，技术壁垒高，国产化率相比其他核心部件低，我们认为随着国内高端机床/高端设备产量提升，将拉动滚珠丝杠需求；新能源汽车的发展使得丝杠应用前景广阔；未来人形机器人逐渐迈向产业化并逐渐放量，行星滚柱丝杠行业空间将迎来较大提升。推荐【福达股份】、北特科技，关注【双林股份】、【五洲新春】、【嵘泰股份】、【震裕科技】。◼风险提示：人形机器人产业化进展不及预期；滚柱丝杠国产化不及预期；未来竞争加剧，价格不及预期；供应链波动风险。目录2. 丝杠下游空间广阔：工业母机+人形机器人+汽车3. 人形机器人滚柱丝杠相关标的梳理4. 投资建议及风险提示1. 丝杠为线性驱动核心部件，滚柱丝杠性能更优31. 丝杠为线性驱动核心部件，滚柱丝杠性能更优5丝杠是什么◼丝杠是一种将电机端旋转运动转化为直线运动的机械部件，广泛应用于具有直线运动功能的机器设备中。电机通过联轴器带动丝杠轴转动，丝杠轴上的螺母在螺旋形螺纹的驱动下实现直线往复运动，从而将电机的旋转力矩转化为设备运动所需要的直线方向的驱动力。◼根据摩擦特性和加工方式，丝杠有多种分类。根据摩擦特性可以分为 3 种：即滑动丝杠、滚动丝杠和静压丝杠，滚动丝杠又分为滚珠丝杠和滚柱丝杠。其中，梯形丝杠中无滚动体，靠滑动摩擦传递推力，传动效率较低；滚珠和滚柱丝杠具有钢球或螺杆型的滚动体，靠滚动摩擦传递推力，传动效率较高；静压丝杠为液体摩擦，适合于需要较高的进给推力以及具有频繁振动负载的场合。数据来源：中国传动网，《行星滚柱丝杠传动精度分析与设计》，东吴证券研究所图：丝杠分类图：丝杠的原理示意图将电机的旋转运动转换为直线运动6梯形丝杠技术水平成熟，但精度较低◼梯形丝杠制造工艺较为简单，技术水平成熟，但产品精度及效率较低。其运动原理是利用螺旋副的转动运动，使螺旋副上的螺纹旋转，来实现线性运动。梯形丝杆上的螺纹与螺旋副上的螺纹咬合，当螺旋副旋转时，梯形丝杆就会沿着轴向运动，产生线性位移。◼梯形丝杠的加工工艺原本主要采用车削加工，工艺路线为:冷拔→滚花→车螺纹→校正→钻孔→切断→倒角，整体技术简单，工艺路线成熟，但效率较低、成本较高，且由于材料刚度低，车削、滚花时易变形，小号螺轮无法生产。目前多使用旋风铣削工艺代替车削工艺，将铣丝、滚花一次性完成，工艺路线变为冷拔→滚花、铣丝→校正→钻孔→切断→倒角，改进后减少了由切削力引起的振动，表面粗糙度也减小了。数据来源：步进电机网，东吴证券研究所图：梯形丝杠加工流程图：梯形丝杠工作原理示意图7滚珠丝杠传动效率高，技术壁垒仍待突破◼滚珠丝杠是滚动运动，传动效率高、精度高。滚珠丝杠由丝杆、螺母、滚珠、回珠器主要部件构成。当丝杠旋转时，滚珠在丝杆和螺母之间滚动，实现力的传递和直线运动。回珠器一般分为内循环式和外循环，内循环滚珠丝杠尺寸一般来说小于外循环滚珠丝杠，适合于空间比较紧凑的场景；同时其需要反向器固定相对来说比较牢靠、刚性好且不易损坏。而外循环滚珠丝杠适用于需要扛冲能力大、高负载丝杠的使用场景。◼滚珠丝杠工艺分为研磨与轧制，已国产化，但高精度产品技术仍待提升。滚珠丝杠加工核心在于滚道制作，螺母的螺纹采用研磨技术，而丝杆可采用研磨和轧制两种工艺。轧制是采用冷加工工艺模具制造，自动化程度高，适合大批量生产，成本低，但精度偏低一般为C7级以上；而研磨工序长，从热处理、粗加工（车削）、到精磨（磨削），效率低，但精度高，一般为C7级以下，可达到C0级。数据来源：步进电机网，东吴证券研究所图：滚珠丝杠加工流程图：滚珠丝杠工作原理示意图8行星滚柱丝杠应用于高精度、高承载领域◼行星滚柱丝杠具有螺纹传动和滚动螺旋传动的综合特征。其滚动体是含有螺纹的多个滚柱体，螺母或丝杠旋转运动通过滚柱的行星运动转换为直线运动。行星滚柱丝杠传动中特有的滚柱结构，使得滚柱与螺母(或滚柱与丝杠)之间无相对轴向位移，滚柱能够在丝杠和螺母形成的封闭空间内反复循环运动，依靠滚动/滑动摩擦实现运动和动力的传递。◼根据不同的结构设计，滚柱丝杠分为标准式、反向式、循环式、差动式、轴承环式。标准式行星滚柱丝杠主要应用于精密机床、机器人、军工装备等领域，是目前应用最广泛的类型；反向式行星滚柱丝杠多应用于航空、航天、船舶、电力等领域；循环式行星滚柱丝杠主要应用于要求高刚度、高承载、高精度的场合，如医疗器械、光学精密仪器等领域；差动式行星滚柱丝杠适用于传动比较大，承载能力较高的应用场合；轴承环式行星滚柱丝杠主要适用于高承载、高效率等场合，如石油化工、重型机械等领域。数据来源：金属加工，鑫爱机电，东吴证券研究所图：行星滚柱丝杠分类图：行星滚柱丝杠工作原理示意图丝杠内齿圈螺母直齿滚柱标准式行星滚柱丝杠反向式行星滚柱丝杠循环式行星滚柱丝杠差动式行星滚柱丝杠轴承环式行星滚柱丝杠9三种丝杠性能对比◼针对梯形丝杠、滚珠丝杠和滚柱丝杠三者的差异可以简单梳理成以下表格：数据来源：观研报告网，《2024人形机器人产业链白皮书》，东吴证券研究所表：梯形丝杠、滚珠丝杠、滚柱丝杠性能对比参数名称梯形丝杠滚珠丝杠行星滚柱丝杠摩擦方式滑动摩擦滚动摩擦滚动摩擦自锁性有，与导程角大小和工作面粗糙无，需加装制动装置无，需加装制动装置传动效率24%-26%90%-96%较高，摩擦力较小时可达 90%转速慢，滑动摩擦发热严重，一般转速不超过 3000RPS较快，点接触滚动摩擦热效应小，额定转速在3000-5000RPS快，线接触滚动摩擦热效应小且承载力强，转速可达 6000RPS导程精度低，品质参差