2023年丝杠行业专题分析：高壁垒大空间，多企业布局加速国产替代

滚珠丝杠：将旋转运动转换为线性运动的重要传动装置

滚珠丝杠基本组成部分包括轴、螺母和它们之间螺纹中的滚珠，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。 滚珠丝杠能够将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力，是最常使用的机械传动元件之一， 具备高精度、可逆性和高效率的特点，被广泛用于数控机械、精密机床、工业机械、电子机械和航空航天业等领 域。

滚珠循环方式分为内循环和外循环

根据螺母中的滚珠循环方式，主要分为内循环和外循环方式。内循环结构中，螺母侧面孔内装有反向器，滚珠 在反向器作用下越过丝杠螺纹顶部进入相邻滚道内，形成一种单循环方式，滚珠循环过程中始终与丝杠表面接 触，具有结构紧凑、流畅性高， 回路短、传动效率高等优点，但反向器槽型加工较复杂。外循环结构中，滚珠 会离开丝杠的螺纹滚道，通过螺母外表面的螺旋槽或插管返回丝杠螺母间返回循环，具备加工方便、传动效率 高的优点，被广泛应用。

2030年全球滚珠丝杠市场规模有望达405.7亿美元

滚珠丝杠作为重要的机械传动元件，下游应用市场主要包括工业机器人技术和管道场景等，终端市场主要面向 航空、制造、能源和公共事业等领域。全球滚珠丝杠市场前景广阔，根据Zion Market Research数据，2022年 全球滚珠丝杆市场规模达到230.5亿美元，预计2030年全球市场规模可达405.7亿美元，CAGR约为7.32%。分区 域来看，亚太地区依托制造业产业链优势，市场份额占比最高；新技术创新及自动化程度提升下，北美成为全 球第二大滚珠丝杠市场。

行星滚柱丝杠优势明显但价格昂贵

滚珠丝杠副由于滚珠直径受限，很难满足空间小、重载的工况要求；行星滚柱丝杠副相比滚珠丝杠副具备多项优势：（1）高 承载：滚柱的几何形状比滚珠的球形提供了更多的接触点，具有更高的承载能力和刚度。（2）小体积：相同承载能力下，滚 珠的体积比滚柱大2/3。（3）高速度：保持架使运动过程中的相邻滚柱之间不相互碰撞，工作速度更高。（4）高精度：滚柱 丝杠中丝杠螺旋升角较小，牙型轮廓为90°的三角形，该结构具备更高精度，进给量可精确至毫米以下。（5）长寿命：根据 GSA寿命试验，相同工况下的滚柱丝杠是滚珠丝杠实际寿命的15倍。但同时，行星滚柱丝杠高性能造成其高技术壁垒，主要被 国外厂商垄断，价格昂贵，限制了其应用范围。

人形机器人快速发展，市场空间广阔

特斯拉 Optimus 量产在即，国内机器人产业链发展提速。随着全球工业机器人行业逐渐成熟，以及AI技术快速发展，人形机 器人行业进入萌芽期。相比于工业机器人，人形机器人更能适应于各类现实生活的场景，使得机器人能从专用转向通用，增大 规模效应降低成本。据中国网财经2022年10月报道，特斯拉Optimus人形机器人将于3-5年内实现量产上市，产量可达百万级， 价格控制在2万美元以内。优必选、小米相继推出Walker X、 Cyber One等产品，腾讯、字节跳动等国内企业也纷纷布局，有 望逐步缩小中外技术差距，推动我国人形机器人产业发展。 人形机器人在全球范围内处于高速发展阶段，未来市场增长潜力较大。根据中商产业研究院数据，2022年全球人形机器人市场 规模达到15亿美元，预测到2028年市场规模将增至138亿美元，2022-2028年CAGR约为44.75%。

特斯拉O pt i m us预计使用1 4个行星滚柱丝杠

根据《Tesla AI Day 2021》，特斯拉人形机器人Optimus整体躯干共有12个手指关节执行器和28个关节执行器（14个线性 执行器+14个旋转执行器），主要包括肩部6个旋转执行器、肘部2个线性执行器和2个旋转执行器、腕部4个线性执行器、腰部 2个旋转执行器、髋部4个旋转执行器、腿部8个线性执行器。各关节执行器设计维度较多，速度、转矩、电能输入等方面结合 驱动器整体的质量、总成本需要综合考虑，成本敏感性较强，特斯拉通过建立多个驱动器的设计方案云，运用AI模型选取最优 可行方案，大大提高零部件通用程度。 其中，线性执行器主要由电机、行星滚柱丝杠、位置传感器、力矩传感器组成。

丝杠技术壁垒较高，国产化率低

滚珠丝杠/行星滚柱丝杠副具有较高技术壁垒。加工工艺方面，精密滚珠丝杠从加工工艺角度划分为磨削滚珠丝 杠和冷轧滚珠丝杠两大类，磨削滚珠丝杠是按照基准统一原则，以两端中心孔为加工工艺工序基准，通过热处 理、车削、磨削等几十道工序逐一完成，制造精度可达P1级，可作为高精度设备中的定位部件；冷 轧滚珠丝杠 成本低，效率高，但制造精度停留在P7级左右，只能作为传动部件应用于一般场景。技术方面，为保证传动过 程中的精度保持性和功能可靠性，丝杠副产品需要具备较高的尺寸稳定性、可靠性、易成形性和生产效率等， 对企业新材料及热工工艺及其装备的技术研发能力提出较高要求。

目前，目前我国丝杠产品国产化率较低，尤其是高精度丝杠国产化率不足10%。国产丝杠在价格和服务上虽然 更具优势，但在精度、性能和可靠性上仍有较大提升空间。

我国丝杠供需缺口明显，国产替代空间广阔

竞争格局来看，根据华经产业研究院数据，全球滚珠丝杠厂商主要有NSK、THK、SKF等，CR5市占率达到约46%，日本和欧 洲滚珠丝杆企业占据了全球约70%的市场份额；全球滚柱丝杠厂商主要有SKF、Rollvis、GSA、Rexroth等，CR4市占率约 78%，其中南京工艺和济宁博特两家国内厂商产品以军工应用为主，批量产品质量不稳定且尺寸有限，另有Moog（美国）、 Power Jacks（英国）也有生产滚柱丝杠的能力，但产品不外销。

从国内行业供需情况来看，滚珠丝杠需求量大于产量，据华经产业研究院数据，2021年中国滚珠丝杠副产量达到983万套，需 求量为1406万套，行业供需缺口明显。我国《〈中国制造 2025〉重点领域技术路线图》指出：到2025年目标主轴、丝杠、导 轨等中高档功能部件国内市场占有率要达到80%。行业利好政策支持下，国产替代有望加速。

恒立液压：布局滚珠丝杆等，有望开启第三增长曲线

恒立液压是国内液压件龙头企业，依托挖机油缸技术积累，逐步向非挖领域拓展，产品已覆盖下游多领域机械。非标 油缸下游应用广泛，受单行业周期影响较小，2022年挖掘机行业景气度下行背景下，公司非挖新产品放量明显，有效 提升公司抗周期能力，成为公司新增长极。

2021年，公司非公开发行募资50亿元，其中14亿元用于线性驱动器项目投资建设，预计于2024Q1投产，该项目达产后 将形成年产10.4万根标准滚珠丝杠电动缸、4500根重载滚珠丝杠电动缸、750根行星滚柱丝杠电动缸、10万米标准滚珠 丝杠和10万米重载滚珠丝杠的生产能力。据公司预测，项目可创造营收约21亿元，有望开启公司第三增长曲线。

贝斯特：先发布局工业母机滚动功能部件

贝斯特多年深耕精密零部件领域，2022年1月，贝斯特设立全资子公司宇华精机，通过“高端装备核心滚动功能部件研发及产 业化项目”引进生产及检测等进口设备约 300台套（其中，研发设备70台），全面布局直线滚动功能部件（产品包括：高精度 滚珠/滚柱丝杠副、高精度滚动导轨副等），快速切入“工业母机”新赛道。截至2023年6月30日，首台套滚珠丝杠副、直线导 轨副等产品已成功下线，部分产品已在送样验证过程中。

秦川机床：子公司汉江机床多年深耕滚珠丝杠

秦川机床是中国机床工具行业品类最多、精密复杂程度最高、产业链最完整、综合竞争优势显著的企业之一，子公司汉江机床 多年深耕滚珠丝杠领域，具备2级、3级精度的滚珠丝杠、直线导轨生产能力，产品具有较高的精度保持性，可以完全满足中高 档数控机床的要求，实现了在新能源汽车领域制造装备滚动功能部件和精密螺杆副的国产化推广应用。

2022年7月7日，秦川机床发布向特定投资者发行股票预案，拟募集资金12.3亿元，其中1.8亿元用于“新能源汽车领域滚动功 能部件研发与产业化建设项目”建设，预计达产后新增滚珠丝杠/精密螺杆副产能28万件/年、滑动直线导轨产能13万米/年； 公司滚珠丝杠/精密螺杆副产品总产能将提升至38万件/年；滑动直线导轨总产能将提升至18万米/年，产能分别提升 280%/260%。

恒而达：直线导轨进入放量阶段

恒而达主营金属切削工具及配套智能数控装备，2022年初纵向延伸高精度滚动功能部件（直线导轨副）并开始 产业化，实现营收444.4万元；2023H1，该项目已步入到提升与中试的新阶段，部分规格、系列、型号产品已 小批量生产，实现营收978.8万元。截至2023年6月30日，公司已累计完成该项目设备投资1.02亿元，形成直线 导轨年产能74.5万米，滑块年产能134万块，并且随着直线导轨副产品的产能不断扩大、生产工艺持续改进及人 机效率逐步提升，直线导轨副产品的毛利率也得到较大改善。

长盛轴承：定增新能源领域3万套滚珠丝杠产能

公司主营自润滑轴承、低摩擦副零部件及相关的精密铸件，产品定位于中高端市场，广泛应用于工程机械、汽 车、能源、港口机械、塑料机械、农业机械等行业，已积累大量国内外优质客户。

2022年9月29日，长盛轴承发布向特定投资者发行股票预案，拟募集资金4.46亿元，其中2.05亿元用于扩建自润 滑轴承16700万套、滚珠丝杠3万套项目，计划2年建设完成。公司滚珠丝杠产品主要应用于新能源汽车领域，如 商用车变速箱，乘用车制动、转向及驻车系统等。目前公司已经取得商用车主机厂定点，预计2023年内将取得 汽车行业客户的量产计划；滚珠丝杠产品暂未应用于人形机器人，但具备相关生产能力，未来有望拓展布局。

报告节选：

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