通用设备行业深度报告：高壁垒的成长赛道，受益于自主可控&人形机器人未来发展

通用设备行业深度报告 证券研究报告·行业深度报告·通用设备 高壁垒的成长赛道，受益于自主可控&人形机器人未来发展 增持（维持） 投资要点 丝杠导轨：精密机械中最常用传动部件： 滚珠丝杠是将旋转运动转换成线性运动的理想传动装置，主要由丝 杠轴、螺母、滚珠以及循环部件组成；导轨副实现支撑和机械导向作用，主要由导轨和滑座组成。滚珠丝杠搭配导轨，是精密机械中最常用 的传动部件。 2023年07月05日 证券分析师周尔双 执业证书：S0600515110002 021-60199784 zhouersh@dwzq.com.cn 证券分析师罗悦 执业证书：S0600522090004 luoyue@dwzq.com.cn 行业走势 通用设备沪深300 从市场空间来看，根据我们测算，2021年国内滚珠丝杠&导轨市场空间约128亿元。从下游来看，机床、机器人自动化&汽车为丝杠导轨最主要应用下游，其中机床为丝杠导轨最大应用下游，且对精度要求最高。直线导轨凭借其较高的精度和稳定性，在机器人&自动化领域被广泛应用。新能源车也是丝杠导轨的重要下游，可用于新能源汽车的车辆转向系统、刹车系统、加速踏板等领域。 竞争格局：高端领域被外资垄断，国产厂商逐步向上渗透： 从主流厂商来看，丝杠导轨市场分为两大阵营：1）非中国大陆厂商包 括上银、银泰等：特点是成立时间早、经验积累丰富，产品定位高端精密丝 杠市场；2）中国大陆厂商包括南京工艺、汉江机床（秦川子公司）等：特点是起步时间晚，公司规模小，产品主要为精度较低的丝杠导轨。 从竞争格局来看，国内丝杠导轨市场基本被以日资、台资为代表的外企垄断，两者市占率合计达到65%，主要系国产和外资厂商的综合竞争力仍有差距，这种差距主要体现在产品初始性能、精度保持性和批量稳定生产能力 等方面。具体分析差距的成因，主要系国内磨床水平较低和淬火等工艺经验积累不足。但在国家专项政策的扶持下，国产头部厂商例如南京工艺、汉江机床正加速进行产品迭代。 行星滚柱丝杠：人形机器人打开长期成长空间： 行星滚柱丝杠结构与滚珠丝杠类似，只是传力元件由滚珠替换为螺旋滚 柱，其在承载力、运动平稳性、转速及加速度等方面更具优势，被广泛应用于航空航天等高精密加工领域。国内行星滚柱丝杠行业起步较晚，国产厂商尚不具备规模化量产能力，目前市场主要被斯凯孚、舍弗勒等外资企业所占据。 14% 10% 6% 2% -2% -6% -10% -14% -18% -22% 2022/7/52022/11/32023/3/42023/7/3 相关研究 《数控系统行业深度：“自主可控”背景下，看好国产数控系统加速突围》 2023-05-22 《通用自动化2022年报&2023年一季报总结：行业复苏在即，看好自主可控进阶的机床板块》 2023-05-07 特斯拉人形机器人的12个线性执行器采用独特的电机+反向式行星滚柱丝杠的方案，其优势在于能够自锁&提供更大的推力，但其难度在于体积小 &螺母加工难度较高，目前国产厂商均在加紧研发过程中。根据我们测算，至2035年人形机器人用行星滚柱丝杠市场空间可达930亿元，远期空间广阔，将打开滚珠丝杠长期市场空间。 投资建议： 丝杠导轨行业受益于机床自主可控&人形机器人历史性发展机遇，未来市场空间广阔。推荐【秦川机床】老牌滚动功能部件龙头，已实现丝杠导轨规模化销售；【恒立液压】国产液压传动龙头，布局丝杠导轨扩大传动领域覆盖面。建议关注【贝斯特】【鼎智科技】【恒而达】，以及未上市的【南京工 艺】。 风险提示：机床行业景气度不及预期、人形机器人产业化不及预期。 1/34 东吴证券研究所 内容目录 1.丝杠导轨：精密机械中最常用传动部件5 1.1.丝杠导轨为核心传动部件，直接影响设备精度和稳定性5 1.2.机床、自动化&汽车为丝杠导轨主要下游应用领域8 2.竞争格局：高端领域被外资垄断，国产厂商逐步向上渗透10 3.行星滚柱丝杠：人形机器人打开长期成长空间14 3.1.行星滚柱丝杠在承载力、运动平稳性等多方面优于滚珠丝杠14 3.2.人形机器人打开行星滚柱丝杠长期市场空间18 4.重点公司介绍20 4.1.秦川机床：老牌滚动功能部件龙头，已实现丝杠导轨规模化销售20 4.2.恒立液压：国产液压传动龙头，布局丝杠导轨扩大传动领域覆盖面23 4.3.贝斯特：汽车涡轮增压器龙头，切入丝杠导轨领域打开成长空间26 4.4.鼎智科技：工控微特电机龙头，发力多元业务28 4.5.恒而达：金属切削工具优质厂商，导轨业务已初具规模30 4.6.南京工艺：技术积累深厚的老牌滚动功能部件龙头31 5.投资建议32 6.风险提示33 2/34 东吴证券研究所 图表目录 图1：滚珠丝杠分类及优缺点5 图2：滚珠丝杠和滑动丝杠优劣势对比6 图3：滚珠丝杠传动效率高于普通滑动丝杠6 图4：导轨副结构及构成部件7 图5：滚珠丝杠与导轨精度划分标准7 图6：2015-2022年国内滚珠丝杠&导轨整体市场规模（单位：亿元）8 图7：2015-2022年全球滚珠丝杠&导轨整体市场规模（单位：亿美元）8 图8：科德数控机床成本构成9 图9：丝杠导轨系机床重要的传动功能部件9 图10：特斯拉人形机器人线性执行器零部件，行星滚柱丝杠为核心零件9 图11：丝杠导轨在汽车转向系统中的应用10 图12：丝杠导轨在汽车座椅调节系统中的应用10 图13：国内丝杠导轨市场份额分布情况，其中国产化率仅为25%12 图14：2022年上银科技实现总营收66.95亿元人民币12 图15：大陆丝杠&中国台湾丝杠摩擦力矩对比12 图16：大陆丝杠&中国台湾丝杠行程误差对比12 图17：大陆丝杠精度随时间退化情况13 图18：中国台湾丝杠精度随时间退化情况13 图19：滚珠丝杠加工程序复杂，其中关键在于精磨削工艺和淬火13 图20：行星滚柱丝杠结构图15 图21：全球行星滚珠丝杠发展历程差异较大，我国处于发展早期阶段16 图22：特斯拉Optimus线性关节采用电机+行星滚柱丝杠方案18 图23：特斯拉线性执行器从成本拆分（2022年）18 图24：秦川机床发展历程20 图25：2022年汉江机床营收4.0亿元，同比+28.8%23 图26：2022年汉江机床净利润2479万元23 图27：挖机产业链上下游图解24 图28：2022年公司营业总收入82.0亿元，同比-12%24 图29：2022年公司归母净利润23.4亿元，同比-13%24 图30：贝斯特发展历程26 图31：贝斯特产品矩阵图27 图32：鼎智科技产品矩阵图28 图33：鼎智科技2019-2022年营收&净利变化29 图34：鼎智科技2022年分业务营业收入占比29 图35：线性执行器运动控制原理示意图29 图36：恒而达产品矩阵图30 图37：导轨长度与行走精度图31 图38：导轨按精度分类及相关指标31 图39：南京工艺发展历程31 图40：南京工艺主要产品包括滚动导轨副、滚珠丝杠副、滚动花键副等32 图41：相关公司盈利预测与估值情况（截至2023年7月4日收盘，单位：亿元）33 3/34 东吴证券研究所 表1：不同分类导轨应用原理和特点情况6 表2：主流滚珠丝杠厂商成立时间、主要产品及示意图一览11 表3：专项政策扶持下，国产头部厂商加速丝杠导轨技术迭代14 表4：行星滚柱丝杠和滚珠丝杠差异比较15 表5：行星滚柱丝杠市场由外资企业主导，国产厂商起步较晚17 表6：行星滚柱丝杠主要分类、优缺点和应用场景19 表7：根据我们测算，至2035年人形机器人用行星滚柱丝杠市场空间可达930亿元20 表8：秦川机床“5221”战略及各实施主体详细拆解21 表9：秦川机床2022年定增项目情况介绍（单位：亿元）23 表10：恒立液压2021年定增项目情况介绍（单位：亿元）25 4/34 东吴证券研究所 1.丝杠导轨：精密机械中最常用传动部件 1.1.丝杠导轨为核心传动部件，直接影响设备精度和稳定性 滚珠丝杠是将旋转运动转换成线性运动的理想传动装置，主要由丝杠轴、螺母、滚珠以及循环部件组成。丝杠轴、螺母和端盖(一类滚珠循环部件，此处以“端盖式循环”为例解释滚珠丝杠传动原理)上都制有圆弧形螺旋槽，将它们套装在一起时，这些槽对合起来就形成了螺旋通道，滚珠能够在通道内循环滚动。当丝杠相对于螺母旋转时，滚珠在滚道内自转，同时又在封闭的滚道内循环运动，使丝杠和螺母相对产生轴向运动。 滚珠丝杠主要可分为内循环和外循环两大类，外循环中又可再分为端部导流、管循环和端盖式。外循环式滚珠丝杠运动时，部分滚珠与丝杠不接触，其优点为工艺简单且易于制造，而缺点为效率较低；内循环式滚珠丝杠运动时，滚珠始终与丝杠接触，适用 于高速高敏高刚度场景，但缺点为加工困难。 图1：滚珠丝杠分类及优缺点 数据来源：金属加工公众号，东吴证券研究所 相较普通滑动丝杠，滚珠丝杠使用滚珠传递运动，具有传动效率高、定位精度高和传动刚度大等明显优势。滑动丝杠的优点在于结构简单、加工方便、成本低和能自锁，缺点是摩擦阻力大，易磨损，传动效率低。目前已逐步被滚珠丝杠所替代，但在部分需 要自锁功能和对精度传动效率要求不高的场景仍有应用。 5/34 图2：滚珠丝杠和滑动丝杠优劣势对比图3：滚珠丝杠传动效率高于普通滑动丝杠 滚珠丝杠 普通滑动丝杠 优点 传动效率高、定位精度高 、精度保持性好、功率消耗低、可预紧、运动可逆 结构简单、加工方便、成本低、能自锁 缺点 结构复杂、制造成本高、安装调试困难、不能自锁 摩擦因数大、易磨损、传动效率低、低速易爬行 数据来源：金属加工公众号，东吴证券研究所数据来源：《数控技术》，东吴证券研究所 导轨副实现支撑和机械导向作用，主要由导轨和滑座组成。导轨副，简称导轨。一副导轨主要由两部分组成：在工作时固定不动，起到支撑作用的部分称为支承导轨(或 导轨)；另一个相对支承导轨作直线或回转运动，起到机械导向作用的部分称为滑座。常用导轨种类包括一般滑动导轨、滚动导轨、流体介质摩擦导轨等，其中滚动导轨摩擦系数小，故运动灵敏且定位精度高。 表1：不同分类导轨应用原理和特点情况 主要细分 应用原理 产品特点 滑动导轨 传统滑动导轨注/贴塑导轨功能材料导轨 对导轨接触面进行淬硬和表面磨削处理在传统滑动导轨移动构件面上粘贴/注塑非金属涂层在结合面的接触间隙中填充低刚度中间介质，增加真实接触面积 结构简单、成本低、高刚性、高吸振性满足加工复杂形面的工件需求，提升精度，减少磨损，不适合大型重载机床理论起步阶段，尚未进入实用 滚动导轨 滚柱/珠/针型 采用滚柱/钢球作为滚动体，与导轨为点/线接触 灵敏度高、摩擦系数小，低噪音，但刚性低，抗振性差。应用广泛 启动阻力小，低速运动平稳性好，定位精度 静压导轨液体静压导轨在导轨面间行成静压油膜 通过磁场力把进给平台浮 高，微量位移准确，磨损小，精度保持性好，寿命长。但抗震性差比滑动导轨要差，不够环保，需要额外复杂的油路辅助设备处于理论阶段没有实用案例。具有无机械摩 磁浮导轨永/电磁式 起，使用直线电动机驱动平台运动 擦、无接触磨损和无需润滑的优点。彻底消 除爬行现象，没有因磨损和接触疲劳产生的精度下降和寿命问题 数据来源：《机床导轨技术研究综述》，东吴证券研究所 6/34 东吴证券研究所 图4：导轨副结构及构成部件 数据来源：NSK，东吴证券研究所 滚珠丝杠精度等级划分标准是任取长度为300MM的一段丝杠，测量实际移动距离和理想移动距离的偏差，偏差越小，精度越高。按国内分类，精度等级有P1、P2、P3、P4、P5、P7、P10；日本、韩国和中国台湾省采用JS等级即CO、C1、C2、C3、C5、C7、C10；欧洲国家采用的标准是ITO、IT1、IT2、IT3、IT4、IT5、IT7、IT10。通常情况下，普通机械采用C7、C10级别丝杠即可满足加工要求；数控设备一般需要C3、C5级别丝杠，其中国内大部分数控机床配套C5级丝杠。航空制造设备、精密