（報告出品方/作者：華安證券，張帆）

1 傳動功能部件：絲杠產(chǎn)品介紹

　　滾珠絲杠的分類及結(jié)構(gòu)

　　絲桿主要功能是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成線性運動，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反復(fù)作用力，同時兼具高精度、可逆性和高效率的特點，所以其在精度、強(qiáng)度及耐磨性等 方面都有很高的要求，因此其加工從毛坯到成品的每道工序都要周密考慮。當(dāng)前，滾珠絲桿是行業(yè)主流產(chǎn)品，相比于普通的絲桿（梯形絲桿），其在自鎖性、 傳動速度、使用壽命和傳動效率優(yōu)勢明顯。 滾珠絲桿副，又稱滾珠絲桿、滾珠絲杠、滾珠螺桿。滾珠絲桿是由絲桿軸和螺母組成，而其中螺母又是由鋼球、預(yù)壓片、反向器、防塵器等組成。

　　滾珠絲杠的分類及結(jié)構(gòu)

　　滾珠絲杠安裝形式的優(yōu)劣很大程度上決定設(shè)備的運動精度與加工精度。常見安裝方式有4種：1）固定+固定；2）固定+支撐；3）支撐+支撐；4）固定+自由。 各安裝方式所適用的加工情況如下：方式1適用于高速回轉(zhuǎn)、高精度的情況；方式2適用于中速回轉(zhuǎn)、高精度的情況；方式3適用于中速回轉(zhuǎn)、精度不高的情 況；方式4適用于低速回轉(zhuǎn)、絲杠較短的情況。

　　我國滾珠絲杠產(chǎn)品發(fā)展歷程

　　滾珠絲杠產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的演變經(jīng)歷了四個階段。滾珠絲杠是各類數(shù)控機(jī)床和機(jī)電一體化產(chǎn)品的重要配套件，已被國家列為需要振興的“特定基礎(chǔ)件”產(chǎn)品。我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展 帶動了滾珠絲杠的專業(yè)化生產(chǎn)和標(biāo)準(zhǔn)化工作。從70年代初期開始，我國滾珠絲杠產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的演變大體上經(jīng)歷了四個階段:

　　(1)初期起步階段(1973~1982年)。1973年3月國內(nèi)首次召開滾珠絲杠系列化座談會，并產(chǎn)生了我國第一個滾珠絲杠的尺寸系列精度等級規(guī)范(試行)。1974年10月我國第一個行 業(yè)(試行)標(biāo)準(zhǔn)《滾珠絲杠副驗收技術(shù)條件》出臺，并一直試行到1982年。

　　(2)部標(biāo)準(zhǔn)的誕生與實施階段(1982~1987年)。1976年JB3162·2-82《滾珠絲杠副精度》等三個部標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，主要參考德國的DIN69051標(biāo)準(zhǔn)而制定。它是根據(jù)數(shù)控機(jī)床的要求， 用導(dǎo)程誤差的直線性和方向目標(biāo)值控制螺紋全長上導(dǎo)程誤差的線性狀態(tài)和方向的總趨勢。

　　(3)由單純控制精度到全面控制性能指標(biāo)的過渡階段(1987~1991年)。JB3162·1~3-82部標(biāo)準(zhǔn)主要是零件精度標(biāo)準(zhǔn)，它對滾珠絲杠裝配后的綜合精度、工作性能指標(biāo)、外觀及 裝質(zhì)量等未作規(guī)定。1985年JB/GQ1098-87《滾珠絲杠副制造與驗收技術(shù)要求》和JB/GQ·F1061-87《滾珠絲杠副產(chǎn)品質(zhì)量分等》兩個局批企業(yè)聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。在 JB/GQ1098-87標(biāo)準(zhǔn)中，參考ISO/TC39/WG7的N179號文件和先進(jìn)工業(yè)國家修訂后的新標(biāo)準(zhǔn)，首次制定了“動態(tài)空載預(yù)緊轉(zhuǎn)矩”、“可靠性”、“防銹”、“包裝和運輸”等技 術(shù)要求，作為對JB3162·1~3-82部標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充。

　　(4)在標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會的領(lǐng)導(dǎo)下，積極采用ISO標(biāo)準(zhǔn)階段(1990年至今）。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO所屬機(jī)床技術(shù)委員會TC39，于1969年設(shè)立滾珠絲杠工作組WG7，我國于1982 年10月被接納為該工作組的通訊成員國。1983年元月我國在全國金切機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會下面增設(shè)了滾珠絲杠工作組，開展了與ISO/TC39/WG7的對口業(yè)務(wù)活動。1990年 10月經(jīng)國家技術(shù)監(jiān)督局批準(zhǔn)，全國金切機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員正式成立滾動功能部件分會，這標(biāo)志著我國滾動功能部件的標(biāo)準(zhǔn)化工作邁向一個新的臺階。重新修訂的 JB3162·1~2-91等三個標(biāo)準(zhǔn)等效采用了對應(yīng)的ISO標(biāo)準(zhǔn)，在行程精度、安裝精度和性能指標(biāo)等方面均達(dá)到國際先進(jìn)水平，為我國滾珠絲杠副產(chǎn)品進(jìn)入國際市場奠定了基礎(chǔ)。

　　滾柱絲杠分類及結(jié)構(gòu)構(gòu)成

　　行星滾柱絲杠主要由三個部件組成即絲杠、滾柱、螺母。其中絲杠是牙型角為90°的多頭螺紋，滾柱是具有相同牙型角的單頭螺紋，其牙型輪廓通常加工 成球面，目的是提高承載能力，降低摩擦，提高效率。螺母是具有與絲杠相同頭數(shù)和牙型的內(nèi)螺紋。若干個滾柱沿絲杠圓周方向均勻分布，當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時， 滾柱既繞著絲杠軸線公轉(zhuǎn)又繞自身軸線自轉(zhuǎn)。滾柱與螺母具有相同的螺旋升角，與螺母嚙合時能夠確保純滾動并且沒有相對軸向位移。行星滾柱絲杠的結(jié) 構(gòu)形式主要是通過滾柱相對于絲杠和螺母的運動關(guān)系來分類，主要有5種結(jié)構(gòu)形式分別為標(biāo)準(zhǔn)行星滾柱絲杠、反向式、循環(huán)式、軸承環(huán)式和差動式。這5種 結(jié)構(gòu)形式均包括絲杠、滾柱和螺母三大部件。

2 絲杠市場：以外資為主，進(jìn)口替代空間廣闊

　　滾珠絲杠下游應(yīng)用廣泛，機(jī)床為最主要應(yīng)用

　　滾珠絲杠下游應(yīng)用廣泛。根據(jù)滾珠絲杠產(chǎn)業(yè)鏈來看，上游行業(yè)為鋼鐵等原材料、絲杠、螺母、滾珠等零部件，下游行業(yè)為機(jī)床、半導(dǎo)體裝置、醫(yī)療 機(jī)械、機(jī)器人、專用機(jī)械、電池制造裝置等，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。 機(jī)床為滾動功能部件最主要的應(yīng)用領(lǐng)域。根據(jù)觀研報告網(wǎng)，滾珠絲杠廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域，其中機(jī)床應(yīng)用占比最大，占21.60%，其次主要應(yīng)用于半導(dǎo) 體制造裝置和醫(yī)療機(jī)械，分別占比17.30%和15.20%。

　　我國滾珠絲杠產(chǎn)品發(fā)展歷程

　　我國滾珠絲杠起步較晚，技術(shù)正逐漸提升。滾珠絲杠在國外起步早、發(fā)展快、技術(shù)成熟，歐美市場在高端滾珠絲杠制造領(lǐng)域占據(jù)壟斷地位，并且 廣泛應(yīng)用到各領(lǐng)域；在國內(nèi)發(fā)展迅速，市場規(guī)?？焖僭鲩L，同時國內(nèi)大型生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)逐漸提升，有望逐步實現(xiàn)國產(chǎn)替代。

　　滾珠絲杠行業(yè)市場規(guī)模持續(xù)增長

　　全球滾珠絲杠市場在2029年有望達(dá)到31.72億美元，亞太地區(qū)占主導(dǎo)地位。根據(jù)market research數(shù)據(jù)，2022年全球滾珠絲杠市場規(guī)模全球滾珠絲杠市場預(yù)計 到2029年有望達(dá)到31.72億美元的規(guī)模，在2023-2029年期間的復(fù)合年增長率為6.11%。據(jù)估計，北美滾珠絲杠市場將從2022年的3.81億美元增加到2029年的 5.45億美元。在2023-2029年期間的復(fù)合年增長率為5.35%；亞太地區(qū)滾珠絲杠市場預(yù)計將從2022年的12.18億美元增加到2029年的19.38億美元，2023年至 2029年的年復(fù)合增長率為6.9%；歐洲滾珠絲杠市場預(yù)計將從2022年的4.37億美元增長到2029年的6.12億美元，2023年至2029年的年復(fù)合增長率為4.78%。

　　滾珠絲杠競爭格局

　　滾珠絲杠行業(yè)外企占絕對優(yōu)勢，我國在該領(lǐng)域規(guī)模較小。從滾珠絲杠主流企業(yè)來看，我國本土企業(yè)競爭實力與國外存在較大差距。在國內(nèi)市場上，中 高端滾珠絲杠市場主要由德國和日本企業(yè)占據(jù)，THK、NSK、力士樂等國際企業(yè)可以占據(jù)高端市場90%的市場份額，而中國大陸企業(yè)主要活躍在中端 市場，約占30%的市場份額。主要原因為我國企業(yè)規(guī)模小，起步晚，在產(chǎn)品質(zhì)量上達(dá)不到高精度水平。 我國滾珠絲杠市場價格逐年下降，競爭環(huán)境激烈。從價格走勢上看，滾珠絲杠市場價格由225元/套下降至181元/套，整體呈現(xiàn)出下降趨勢。系隨著外 資品牌加入搶占市場份額，我國行業(yè)競爭加劇，導(dǎo)致價格開始下滑。

　　滾柱絲杠導(dǎo)入人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈，市場空間有望大幅提升

　　特斯拉人形機(jī)器人Optimus整體軀干共有28個關(guān)節(jié)執(zhí)行器，其中線性執(zhí)行器14個，旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器14個。具體應(yīng)用部位分別為肩部6個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、肘部2個線性執(zhí)行器和2個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行 器、腕部4個線性執(zhí)行器、腰部2個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、髖部4個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、腿部8個線性執(zhí)行器。這28個執(zhí)行器可以完成Pitch（繞X軸旋轉(zhuǎn)）、Yaw（繞Z軸旋轉(zhuǎn)）和Roll（繞Y軸旋轉(zhuǎn) ）等不同動作。研發(fā)團(tuán)隊通過AI仿真模型和實際驗證，在低功耗、低成本和最輕質(zhì)量的目標(biāo)下，選取關(guān)節(jié)的最佳設(shè)計。

　　AI分析優(yōu)化提高零部件通用程度。特斯拉工程師采用多個場景的模擬來模擬機(jī)器人在不同工作狀態(tài)下的表現(xiàn)，計算出每種場景下執(zhí)行器的耗能和質(zhì)量，并將這些數(shù)據(jù)抽象為一個 點，從而求解整個質(zhì)點云的帕累托最優(yōu)解。這一優(yōu)化方法得出了能夠滿足多種使用場景的關(guān)節(jié)設(shè)計。實現(xiàn)了關(guān)節(jié)選型的復(fù)用，最終將實際所需執(zhí)行器數(shù)量減少至6種。其中，包 含3種規(guī)格的旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器和3種規(guī)格的線性執(zhí)行器。這種優(yōu)化策略大大簡化了零部件的種類，提高了關(guān)節(jié)的通用性。