资源描述
敬请参阅最后一页特别声明 1 滚动功能部件包含 滚珠丝杠副和滚动直线导轨副 等，是一 种 精密 复杂 的精 密机 械传 动机 构，被广 泛应 用于 各类 机械 设备的传动系统，实现 精确 的运 动定 位。一套 滚珠 丝杠 副由 一根 丝杠、一个 螺母、多个 钢球 组合 的旋 转体；一副 滚 动直线导轨副由一根导轨、多个滑块、多个滑块依靠多个滚珠或滚柱组合形成。一般情况下，一整套运行机构由两套 滚动直线导轨及一根滚珠丝杠副组成，驱动运动部件实现精确移动。滚珠丝杠+直线 导 轨全 球市 场空 间预 计在 2030 年达到 75.67 亿美元。根据 verified market research 数据，22 年全球滚珠丝杠市场空间 17.99 亿美元，预计到 2030 年达到 28.13 亿美元，期间复合增速 5.93%；21 年全 球直 线 导轨市场空间为 25.93 亿美元，预计 2030 年达到 47.54 亿美元，期间复合增速 7.14%。从下游看 滚动 功能 部 件 在机床、机器人、汽车等行业应用 前景良好：机床：滚珠丝杠、滚珠导轨 为传动系统核心部件，直接影响机床性能，根据我们测算 22 年机床行业滚动功能部件市场空间 184.36 亿元人民币。从全 球机 床厂 供应 链看，主轴、摆头、转台 等 功能部件机床厂 考虑定制化/差异化倾向于自制，但滚动功能部件基本全部外采，伴随机床产业升级滚动功能部件需求持续增长的确定性较强。机 器人：滚珠丝杠可用于机器人传 动装置，通过滚珠丝 杠组成单 轴机器人/电动 缸等 完 成线 性驱 动，根据 特 斯 拉 AI Day2022 信息，特斯 拉人 形机 器人“Optimus”下肢 腿部 将采 用无 框电 机与 行星 滚柱 丝杠 的线 性执 行器，有望 打开 行星滚柱丝杠应用空间，目前行星滚柱丝杠国内整体研发、生产仍处于较早期阶段，企业成长空间较大。汽车：滚珠丝杠 在新能源汽车转向机构、电助力转向系统、电子驻车系统、刹车系统 具有应用前景，在新 能源 汽 车销量高增长同时追求全电控、智能化发展背景下需求有望高速增长。技术 壁垒 极高，海外 企业 具有 先发 优势，国产品牌市占率较低。中高端滚珠丝杠采用磨削加工，需经过热处理、车削、磨削等 20 余道工序加工，对原材料、制造工艺要求较高。除加工过程中的工艺优化，想要实现性能的提升，最 终面临的是“设计-制造-检测”的闭环体系，海外企业具有先发优势，国产品牌在在精度保持性、功能可靠性、寿 命、精度、刚度等关键性能指标上落后于境外产 品，国产品牌市场占有率低。目前全球市场被日本 NSK、日 本 THK 等 企业垄断，CR5 约 46%，日本 和欧 洲企 业 合计 占据了全球约 70%市场 份额。国内 市场 目前 上银、银泰 市场 占有 率接 近 50%，NSK、THK 等企业市场占有率约 15%，国内企业占有率约为 25%。“04 专项”推 动下 国产 品牌 加速 追 赶，未来 在政 策进 一步 扶 持下 差距 有望 进一 步缩 小。经过“04 专项”多年攻关，目前国内也拥有了一整套科学规范的丝杠副和导轨副测评标准体系，实现了技术差距的逐步缩小。根据 第 三届 滚动功能部件用户调查分析报告 数据，下游企业 中 40%59%采用国产品牌 中高端滚珠丝杠副 的比例从 2011 年 14%提 升至34.3%，国产 化率 依旧 较低，但可 以看 到明 细改 善。同时根据分析报告，有 85.1%的企业在有政策引导的情况下愿 意试用或购买国产中高端滚动功能部件，在当前追求“工业母机”等行业“自主可控”背景下，我们认为政策层面有 望针对滚动功能部件 企业 进一步加大支持，加速国产替代。考虑当前滚动功能部件市场空间巨大同时国产化率较低，在政策支持下有望加速推进国产替代，建议重点关注 国 产滚动功能部件龙头 秦川机床、布局直线滚动功能部件切入“工业母机”赛道的贝斯特、定增拓展线性驱动器项目布 局滚珠丝杠的 恒立液压。国产替代进展不及预期，政策扶持不及预期。行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 2 内容目录 1.滚动功能部件为核心传动部件，直接影响各类机电一体化装备性能.5 1.1 丝杠为机械传动机构，由滚珠丝杠副实现丝杠螺母传动应用广泛.5 1.2 滚珠 导轨与滚珠丝杠成套运行，实现支承和机械导向.7 2.市场空间广阔，伴随机床、机器人、汽车产业升级发展应用面持续拓宽.8 2.1 预计在 2030 年全球滚珠丝杠、直线导轨市场分别达 到 28.13、47.54 亿美元.8 2.2 机床：滚动功能部件为传动系统核心零部件，直接影响机床性能.9 2.3 机器人：传动系统中滚珠丝杠应用广泛，行星丝杠有望在人形机器人加大应用.12 2.4 汽车：新能源汽车转向机构、助力转向系统、电子驻车系统、刹车系统具应用前景.14 3.技术壁垒极高，海外企业具 有先发优势，“04 专项”支持下国内企业加速追赶.15 3.1 滚动功能部件技术壁垒极高，海外品牌基本占据中高端市场.15 3.2“04 专项”推动下，国内外差距开始缩小，政策支持下国产替代有望进一步加速.18 4.重点关注公司.19 4.1 秦川机床：国内滚动功能部件龙头企业，主机+零部件双轮驱动.20 4.2 贝斯特：布局直线滚动功能部件产品，切入“工业母机”赛道.23 4.3 恒立液压：布局线性驱动器及滚珠丝杠等新业务，新产品助力新征程.25 5.风险提示.28 图表目录 图表 1：传动机构基本要求.5 图表 2：丝杠螺母主要包括四种基本传动形式.5 图表 3：滚珠丝 杠副传动效率高于普通滑动丝杠.6 图表 4：滚珠丝杠的循环方式.6 图表 5：滚珠丝杠两端常用支承形式.7 图表 6：导轨副构成.7 图表 7：主要导轨种类与特点.7 图表 8：滚动导轨特点.8 图表 9：主要滚动直线导轨副分类.8 图表 10：22 年全球滚珠丝杠市场空间约 18 亿美元.9 图表 11：21 年全球直线导轨市场空间 25.93 亿美元.9 图表 12：上游核心部件构成机床主要技术壁垒.10 图表 13：丝杠/导轨为机床传动系统核心零部件.10 图表 14：丝杠导轨主机厂以外购为主.10 图表 15：传动系统（丝杠/导轨为主）占机床价值量 15%左右.11 1ZEVuNrMnOrQsMoNrMrOnM8ObP9PsQmMpNmPkPqQtNkPoOsM7NmMxPwMnRsNuOpOmR行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 3 图表 16：22 年中国滚动功能部件市场空间 184.36 亿元人民币.11 图表 17：由滚珠丝杠组成的单轴机器人.12 图表 18：特斯拉“Optimus”采用行星丝杠作为下肢的线性驱动器.12 图表 19：行星丝杠通过螺纹滚柱来传递负载.13 图表 20：基于行星滚柱丝杠开发的电动缸性能更优.13 图表 21：Rollvis 部分行星丝杠类型.14 图表 22：电动助力转向系统可采用滚珠丝杠式传动机构.14 图表 23：电子驻车系统用滚珠丝杠副拆分图.15 图表 24：EMB 工作原理.15 图表 25：滚动功能部件技术壁垒较高.16 图表 26：磨削滚珠丝杠加工工艺复杂.16 图表 27：可靠性测试周期较长，企业短期难以获取足够实测数据.17 图表 28：丝杠导轨国产化率约 25%，国产替代空间巨大.17 图表 29：上银科技 21 年营 业收 入 63 亿元人民币.17 图表 30：上银科技 21 年净 利 润 8.13 亿元人民币.17 图表 31：国内滚动功能部件主要企业.18 图表 32：汉江机床滚动功能部件实验室.18 图表 33：从 2011 年到 2020 年国产滚动功能部件中高端应用比例明显提升.18 图表 34：终端用户在滚珠丝杠的采购上话语权较强.19 图表 35：在有政策引导情况下，有 85.1%企业愿意试用或购买国产中高端滚动功能部件.19 图表 36：重点关注公司盈利预测.19 图表 37：秦川机床布局主机、高端制造、核心零部件、智能制造四大业务板块.20 图表 38：秦川机床收入以机床、核心零部件产品为主.20 图表 39：秦川机床机床 毛利率近年逐步提升.20 图表 40：秦川机床分板块收入占比规划.21 图表 41：19 年后秦川机床营收规模显著增长.21 图表 42：19 年后秦川机床归母净利润显著回暖.21 图表 43：19 年后秦川机床净利率回暖.22 图表 44：秦川机床销售+管理费用率 19 年后 整体下降.22 图表 45：秦川机床 22 年非公开发行拟募资不超 过 12.3 亿元.22 图表 46：汉江机床主要滚动部件产品.23 图表 47：22 年汉江机床营收高增长.23 图表 48：22 年汉 江机床净利润高增长.23 图表 49：贝斯特 主要产品.24 图表 50：贝斯特 1Q23 营业收入高速增长.24 行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 4 图表 51：贝斯特 1Q23 归母净利润高速增长.24 图表 52：贝斯特 目前收入以汽车零部件为主.25 图表 53：贝斯特 汽车零部件业务毛利率较高但近年有所下降.25 图表 54：贝斯特 限制股票激励计划考核指标营业收入 22 至 24 年 CAGR18.2%.25 图表 55：贝斯特 限制股票激励计划考核指标净利润 22 至 24 年 CAGR11.52%.25 图表 56：恒立液压主要产品.26 图表 57：恒立液压产品覆盖以工程机械为主的众多下游行业.26 图表 58：恒立液压借助两轮挖机行业景气周期实现收入跨越式增长.27 图表 59：伴随收入增长，恒立液压利润规模大幅提升.27 图表 60：恒立液压 21 年非公开发行募集资金项目.27 图表 61：恒立液压具备先进的精密加工制造能力.28 行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 5 1.1 丝杠为机械传动机构，由滚珠丝 杠副实现丝杠螺母传动应用广泛 机械传动方式通常包括螺旋传动、齿轮传动、同步带传动、高速带传动、各种非线性传动等，传动系统的性能直接影响设备的精度、稳定性和响应速度。图表1：传 动 机 构基 本要 求 来源：机电一体化技术，国金证券研究所 丝杠螺母传动将旋转运动变换为直线运动（或相反传递），可以用于传递能量（螺旋压力机、千金顶等）或传递运动（机床进给丝杠），通常包括以下 四种基本传动形式。图表2：丝 杠 螺 母主 要包 括四 种基 本传 动形 式 来源：机电一体化技术，国金证券研究所 丝杠螺母机构有滑动丝杠螺母机构和滚珠丝杠螺母机构之分，滚珠 丝杠 由于 使用 滚珠 传递运动，相比普通滑动丝杠成本高，但具有明显优势：1）传动效率高。滚珠丝杠副的传动效率高达 92%96%，是普通梯形丝杠的 34 倍，功率消耗减少 2/3 3/4。2）灵敏度高、传动平稳。由于是滚动摩擦，动、静摩擦因数相差极小，因此 低速不易产生爬行，高速传动平稳。3）定位精度高、传动刚度高。用多种方法可以消除丝杠螺母的轴向间隙，使 反向无空行程，定位精度高，适当预紧后，还可以提高轴向刚度。行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 6 图表3：滚 珠 丝 杠副 传动 效率 高于 普通 滑动 丝杠 来源：数控技术，国金证券研究所 滚珠丝杠副 是回转运动与直线运动相互切换的传动装置，滚珠丝杠和滚珠螺母上都加工有弧形螺旋槽，将它们套装在一起时，这两个圆弧形的螺旋槽对合起来就形成了 螺旋滚道，并在滚道内装满滚珠。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，使丝杠和螺母相对产生轴向运动。由丝杠轴和螺母之间装入滚珠进行转动的单元是滚珠丝杠，由于滚珠需要循环，所以由丝杠轴、螺母、滚珠以及循环部件组成。图表4：滚 珠 丝 杠的 循环 方式 来源：NSK，国金证券研究所 滚珠丝杠主要承受轴向载荷，它的径向载荷主要是卧式丝杠的自重。因此，对滚珠丝杠的轴向精度和刚度要求较高。行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 7 图表5：滚 珠 丝 杠两 端常 用支 承形 式 来源：数控技术，国金证券研究所 1.2 滚珠 导轨与 滚珠 丝杠 成套 运行，实现 支承和 机械导向 机械导向机构是导轨副，简称导轨，其作用是支承和导向。一副导轨主要由两 部分组成，在工作时一部分固定不动，称为支承导轨（或导轨），另一部分相对支承导轨 作直线或回转运动，称为动导轨（或滑座）。图表6：导 轨 副 构成 来源：机电一体化，国金证券研究所 常用导轨种类包括滑动导轨、滚动导轨、流体介质摩擦导轨等，按照结构特点分为开式导轨和闭式导轨。图表7：主 要 导 轨种 类与 特点 一 般 滑 动导轨 滚动导轨 塑料导轨 静压导轨 液体静压 气体静压 定位精度 一般 较高 高 高 高 刚度 高 较高 高 较高 低 摩擦性 大 小 较小 很小 很小 运动平稳性 低速易爬行 好 好 好 好 抗振性能 一般 较差 吸振 吸振性好 吸振性好 成本 低 较高 较高 很高 很高 寿命 中等 防护好时高 高 很高 很高 来源：机电一体化技术，国金证券研究所 滚动摩擦导轨是在运动件和承导件之间滚动体（滚珠、滚珠、滚动轴承等），使导轨运动处于摩擦滑动状态。行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 8 图表8：滚 动 导 轨特 点 来源：机电一体化技术，国金证券研究所 滚动直线导轨副 按照滚动体的形状，分为滚珠式、滚珠式和滚针式。图表9：主 要 滚 动直 线导 轨副 分类 来源：机电一体化技术，国金证券研究所 2.1 预计在2030 年全 球滚 珠丝 杠、直线 导轨 市场 分别 达到 28.13、47.54 亿美元 根据 verified market research 数据，22 年全球滚珠丝杠市场空间 为 17.99 亿美元，预计到 2030 年达到 28.13 亿美元，期间复合增 速 5.93%，市场增长动力主要来自于 工业机械升级与新能源汽车产业快速发展。行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 9 图表10：22 年 全球 滚珠 丝杠 市场 空间 约 18 亿美元 来源：verified market research，国金证券研究所 根据 verified market research 数据，21 年全球直线导轨市场空间 为 25.93 亿美元，预计 2030 年达到 47.54 亿美元，期间复合增 速 7.14%，市场需求主要受半导体、汽车、工业机械等行业影响。图表11：21 年 全球 直线 导轨 市场 空间 25.93 亿美元 来源：verified market research，国金证券研究所 注：包含了滚动导轨与滑动导轨 2.2 机床：滚动功能部件为传动系统 核心零部件，直接影响机床性能 随着 机床 性能、数控 化率 提高，丝杠 导轨 在机 床行 业应 用比 例快 速提 升。机床 由数 控系 统（含伺服电机/传感 器）、主 轴、滚动 功能 部件（丝 杠/导轨）、转 台/摆头（主 要用 于五 轴机床）、轴 承等 核心 功能 部件 构成。17.99 28.13 0510152025302022 2023E CAGR：5.93%25.93 47.54 051015202530354045502021 2030ECAGR:7.14%行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 10 图表12：上 游 核 心部 件构 成机 床主 要技 术壁 垒 来源：海天精工招股说明书，浙海德曼招股说明书，国金证券研究所 丝杠/导轨为机床 进给系统核心部件，伴随滚珠丝杠、伺服电机及控制单元性 能提高，数控机床的进给系统中可去掉减速机构，直接用伺服电机与滚珠丝杠连接，一方面使整个系统结 构简 单，减少 了产 生误 差的 环节；一方 面由 于转 动惯 量减 小，伺服 特性 亦有 改善。导轨的运动摩擦力和负载两个系数对机床进给系统性能也会造成较大影响。图表13：丝杠/导轨 为机 床传 动系 统核 心零 部件 来源：数控机床，国金证券研究所 目前机床核心功能部件中，主轴、摆头、转台等部件考虑打造定制化/差异 化 能力，主 机厂倾向于逐步发展为自制，但数控系统、滚动功能部件、轴承等由于制造难度 高/规模化效应明显，即使主机厂已具有较大规模也倾向于继续外采。图表14：丝 杠 导 轨主 机厂 以外 购为 主 核心零部件 德国哈默 日 本 马 扎克 日本大隈 浙海德曼 科德数控 国盛智科 海天精工 创世纪 秦川机床 数控系统 外购 外购（基于三菱二次开发）自制 外购 自制 外购 外购 外购 外购 伺服驱动器 外购 外购 自制 外购 自制 外购 外购 外购 外购 电机 外购 外购 自制 外购 自制 外购 外购 外购 外购 传感器 外购 外购 部分自制/外 外购 部分自制/外 外购 外购 外购 外购 行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 11 核心零部件 德国哈默 日 本 马 扎克 日本大隈 浙海德曼 科德数控 国盛智科 海天精工 创世纪 秦川机床 购 购 主轴 自制 自制 自制 自制 自制 自制 自制 自制电主轴 自制 导轨 外购 外购 外购 外购 外购 外购 外购 外购 部分自制 丝杠 外购 部分自制/外购 部分自制/外购 外购 外购 外购 外购 外购 部分自制 来源：各公司官网，各公司公告，国金证券研究所 科德数控、纽威数控传动系统部件（丝杠/导轨为主）以外采为主，从 18 至 20 年传统系统部件采购金额占 营业收入比例 来看，在三 轴/五 轴 机 床中，传 动 系 统价 值 量 占 比 在14%-18%左右。图表15：传 动 系 统（丝杠/导 轨为 主）占机 床价 值量 15%左右 来源：科德数控招股说明书，纽威数控招股说明书，国金证券研究所 注：按照传统系统采购金额/营业收入计算 假设按照滚动功能部件在机床中价值量占比 10%计算（考 虑成 形机 床传 动系 统要 求低 于金切机 床），22 年中国机床消费额274.1 亿美 元，对应 滚动 功能 部件 市场 空间27.41 亿美元，折合 184.36 亿元人民币。图表16：22 年 中国 滚动 功能 部件 市场 空间 184.36 亿元人民币 来源：中国机床工具工业协会，国金证券研究所 测算 17.27%15.09%13.94%16.29%16.64%18.45%0%5%10%15%20%25%30%35%40%2018 2019 2020 171.28 182.66 202.35 190.58 153.90 146.99 180.26 184.36-12.4%6.6%10.8%-5.8%-19.2%-4.5%22.6%-1.90%-25%-20%-15%-10%-5%0%5%10%15%20%25%0501001502002502015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 YoY行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 12 注：按照美元兑人民币年平均汇率换算 2.3 机器人：传动系统中滚珠丝杠应 用广泛，行星丝杠有望在人形机器人 加大应用 机器人传动装置包括齿轮传动（圆柱齿轮传动、锥齿轮传动、齿轮链传动、齿轮齿条传动、蜗轮蜗杆传动等）、丝杠传动、行星齿轮传动和 RV 减速 器传 动外，还常 用柔 性元 件传 动（谐波齿轮传动、绳传动和同步齿形带传动等）。其中滚珠丝杠在机器人上大量应用（低成本机器人也会采用普通丝杠）。图表17：由 滚 珠 丝杠 组成 的单 轴机 器人 来源：上银科技，国金证券研究所 特斯拉人形机器人或采用行星滚柱丝杠 副，或打 开远 期应 用空 间。根据特斯拉 AI Day2022信息，特斯 拉人 形机 器人“Optimus”拥有 28 个身 体执 行器，其中 上肢 关节 模组 以无 框力矩电机和谐波减速器为主，下肢腿部采用了无框电机与行星丝杠的线性执行器。图表18：特斯拉“Optimus”采用行星丝杠作为下肢的线性 驱动器 来源：特斯拉，高工机器人，国金证券研究所 行星滚柱丝杠副最早在 1942 年发明，但是由于结构复杂、加工难度大和成本高，一直没有得到广泛应用。行星 丝杠 与滚 珠丝 杠主 要的 区别 在于 负载 的传 递单 元使 用螺 纹滚 柱而 不是滚柱。行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 13 图表19：行星丝杠 通过 螺纹 滚 柱来 传递 负载 来源：行星滚柱丝杠副产品产业化应用分析，国金证券研究所 行星 滚柱 丝杠 副 相比滚珠丝杠 副，在承 载能 力、传动 效率、寿命 方面 具有 显著 优势，基于行星滚柱丝杠开发的电动缸性能更优。图表20：基 于 行 星滚 柱丝 杠开 发的 电动 缸性 能更 优 项目 滚 柱 丝 杠电动缸 滚 珠 丝 杠电动缸 液压缸 气缸 承载能力 很高 高 很高 高 寿命 很长 中等 维护得当，可较长 维护得当，可较长 速度 很快 中等 中等 很快 加速度 很快 中等 很高 很高 位置可控制性 容易 容易 困难 很困难 机械刚性 很高 中等 很高 很低 抗冲击性能 很高 中等 很高 高 相对体积 小 中等 大 大 摩擦 小 小 大 中等 效率 90%90%50%50%安装 简单 简单 复杂 复杂 来源：行星滚柱丝杠副产品应用研究，国金证券研究所 目前 行星 丝 杠副 制造 企业 包括 德国 舍弗 勒集 团（Schaeffler）旗 下的 INA、瑞 典斯 凯孚（SKF）、瑞 士力 姆泰 克（Rollvis）、瑞 士 GSA、博世力士乐（Bosch Rexroth AG）、美 国 Creative Motion Control（CMC）、美 国 Exlar 公司、英国 Power Jack 公司、德国 LTK 公司 等。产品 类型 包括 通用 型行 星滚 柱丝 杠、螺母 型反 转行 星滚 柱丝 杠、循环 型行 星滚 柱丝杠、循环 型环 齿型 行星 滚柱 丝杠、微导 程型 小螺 母直 径行 星滚 柱丝 杠和 定轴 型行 星滚 柱丝杠。行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 14 图表21：Rollvis 部分行星丝杠类型 来源：Rollvis 官网，国金证券研究所 国内南京理工大学、华中科技大学、西北工业大学等高校基于行星滚柱丝杠开展了基础理论研 究，并与 汉江 机床、南京 工艺 等企 业合 作研 制了 行星 滚珠 丝杠 样件 与基 于行 星 滚珠丝杠的电动缸，整体处于研发或小批量生产阶段。2.4 汽车：新能源汽车转向机构、助 力转向系统、电子驻车系统、刹车系 统 具应用前景 在汽车电助力转向系统中，滚珠丝杠传动原理与循环球式转向器类似，通过电机旋转经皮带带动丝杠螺母旋转，实现线性驱动。图表22：电 动 助 力转 向系 统可 采用 滚珠丝杠式传动机构 来源：汽车智能控制技术，国金证券研究所 滚珠丝杠副也是电子驻车系统 EPB 中 的核心传动部件，质量直接影响电子驻车系统的性能。行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 15 图表23：电 子 驻 车系 统用 滚珠 丝杠 副拆 分图 来源：影响 EPB 滚珠丝杠副耐久性能的原因分析与改进，国金证券研究所 电子机械制动系统（EMB）取消了复杂的液压执行机构，具有结构简单、体积 小、响应速度快、控制 精度 高、节能 环保 等优 点，而且 更容 易和 ABS/ESP 进行 集成，以简 化结 构、节省空间，符合新能源汽车全电控、智能化发展方向。由于滚珠丝杠具有精度高、寿命长、工作平稳及可靠性高等特点，EMB 的运动转换装置 可采用滚珠丝杠，实现电机+行星齿轮减速器+滚珠丝杠的方案。图表24：EMB 工作原理 来源：电子机械制动器的建模、仿真和实验研究，国金证券研究所 3.1 滚动功能部件技术壁垒极高，海 外品牌基本占据中高端市场 滚动功能部件技术壁垒极高，一般来说性能指标主要包括精度指标、运动性能指标、传动特性 指标、承载 性能 指标，以及 对应 的涉 及性 能指 标衰 减情 况的 寿命 及可 靠性。滚珠丝杠副为了减弱疲劳及磨损带来的失效，针对滚道、轴颈必须具有良好的工程力学性能，实现高精度、高强度、高刚度、高耐磨。行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 16 图表25：滚 动 功 能部 件技 术壁 垒较 高 来源：滚动功能部件成套评测方法与装备及性能提升关键技术，国金证券研究所 滚珠丝杠加工一般分为磨削加工与冷轧加工，冷轧加工通过冷加工工艺模具制造，批量生产后 成本 低，但是 通常 精度 控制 有限；磨削 加工 通过 热处 理、车削、磨削 等几 十道 工序 逐一完成，可用于给高精度设备作为定位部件。图表26：磨 削 滚 珠丝 杠加 工工 艺复 杂 序号 工艺内容 序号 工艺内容 1 下料 12 粗磨 90 v 形槽 2 球化退火热处理并检验校直 13 磁力探伤 3 加工端面，钻中心孔 14 时效处理并检验 4 粗车 15 研磨中心孔 5 高温时效并检验 16 半精磨滚道 6 加工端面，修研中心孔 17 低温时效处理并检验 7 半精车 18 铣键槽 8 铣 19 磨端部螺纹 9 粗磨 20 研磨中心孔 10 工作表面(滚道)与加工基准(中心孔)淬、回火-检验 21 精磨滚道，全检 11 研磨中心孔 22 装配-跑合-检验一防锈包装-检验-入库 来源：精密滚珠丝杠机械加工工艺规程研究，国金证券研究所 除 加工 过程中的工艺优化，想要实现性能的提升，最终面临的是“设计-制造-检测”的闭环体系，不是单纯通过购买高端制造设备和进口原材料就能解决。行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 17 图表27：可 靠 性 测试 周期 较长，企 业短 期难 以获 取足 够实 测数 据 来源：滚动功能部件成套评测方法与装备及性能提升关键技术，国金证券研究所 由于在精度保持性、功能可靠性、寿命、精度、刚度等关键性能指标上落后于 境外产品，国产品牌市场占有率低。目前全球市场被日本 NSK、日本 THK 等企业垄断，CR5 约 46%，日本和欧洲企业占据了全球约 70%市场 份额。国内 市场 目前 上银、银泰 市场 占有 率接 近 50%，NSK、THK 等企业市场占有率约 15%，国内企业占有率约为 25%。图表28：丝 杠 导 轨国 产化 率约 25%，国 产替 代 空间 巨大 来源：秦川机床 公告，国金证券研究所 以 上银科技 为例，其作 为全球丝杠导轨龙头，21 年营收 可达 63 亿元 人民 币，净利 润 8.13亿元人民币，产品以各类滚珠丝杠、直线导轨、轴承、单轴机器人等为主。图表29：上银科技21 年营 业收 入63 亿元人民币 图表30：上银科技21 年净 利润8.13 亿元人民币 来源：Wind，国金证券研究所 来源：Wind，国金证券研究所/50%NSK/THK15%25%10%65.5347.0149.586353.14-28.26%5.47%27.07%15.29%-40%-30%-20%-10%0%10%20%30%010203040506070 YoY12.054.34 4.488.138.98-63.98%3.23%81.47%36.71%-80%-60%-40%-20%0%20%40%60%80%100%02468101214 YoY行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 18 3.2“04 专项”推动下，国内外差 距开始缩小，政策支持下 国产 替代 有 望进 一步 加速 国内滚动功能部件市场包括汉江机床（秦川机床子公司）、南京工艺、凯特精机等企业。图表31：国 内 滚 动功 能部 件主 要企 业 主要企业 公司介绍 汉江机床 国内螺纹磨床研制生产主导企业，主要研制生产高精度数控螺纹系列磨床及专机、测量仪器设备，滚珠丝杠副、直线导轨副、螺杆压缩机等产品 南京工艺装备 专注滚动功能部件领域，建成了高精度滚珠丝杠副、大型滚珠丝杠副、滚动导轨副生产线。产品为高速、高精中高档数控机床大批量配套，推进了国产滚动功能部件的提档升级和替代进口。广东凯特精机 可以大批量生产 LGR 系列滚柱直线导轨副、LGS 系列滚珠直线导轨副、LSQ 系列静音滚珠直线导轨副、LG 系列滚动直线导轨副、LM/LMW 系列微型直线导轨副、LES 系列直线运动单元等产品 来源：各公司官网，国金证券研究所 经过“04 专项”多年攻关，目前国内也拥有了一整套科学规范的丝杠副和导 轨副测评标准体 系，后续 有望 加速 追赶 进口 品牌。南京 理工 大学 在江 苏省 苏州 张家 港市 分别 建成 省部级和行业重点试验室，以及行业第三方检测平台“数控机床功能部件共性技术工业和信息化部重点实验室”、“机械工业数控机床功能部件性能测试与可靠性技术重点实验室”。南京 工艺 和汉 江机 床分 别建 立了 南京 工艺 装 备制 造有 限公 司滚 动功 能部 件 综合 性能 实验室、汉江机床滚动功能部件性能实验室，丽水滚功能部件测试分中心。图表32：汉 江 机 床滚 动功 能部 件实 验室 来源：滚动功能部件成套评测方法与装备及性能提升关键技术，国金证券研究所 根据金属加工杂志社 第三届滚动功能部件用户调查分析报告 数据，将被调查企业中采用滚动功能部件的比例划分为 5 个区 间（019%、20%39%、40%59%、60%79%、80%100%），并 按经 济型、中 高档 数控 机床 及其 他领 域两 类，分别 对企 业采 用国 产 和进 口滚 动功能部件的比例进行调查与对比分析，从 2011 年到 2020 年，国产 滚动 功能 部件 在中 高端的应用比例可以看到明显提升。图表33：从 2011 年到 2020 年国产滚动功能部件中高端应 用比例明显提升 经济型 项 目 滚珠丝杠副 滚动直线导轨 国产 进口 国产 进口 采用比例 40%59%60%40%59%60%40%59%60%40%59%60%企业占比%)2011 数据 8 68 10 27 12 56 18 36 2020 数据 35.5 24.9 36.1 19.2 33.9 24.6 38.4 21.5 中高档 项 目 滚珠丝杠副 滚动直线导轨 国产 进口 国产 进口 采用比例 40%59%60%40%59%60%40%59%60%40%59%60%企业占比(%)2011 数据 14 24 13 67 12 23 12 71 2020 数据 34.3 21.5 32.5 27.4 33.2 21.7 36.3 26.4 来源：第三届滚动功能部件用户调查分析报告，国金证券研究所 行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 19 目前除性能、精度、精度保持性等指标相比进口品牌有差距带来的国产品牌应 用限制外，根据 第三届滚动功能部件用户调查分析报告 数据，终端 用户 指定 采用 进口 滚动 功能 部件占比达到 54.1%，终端用户对于滚动功能部件的采购有较大话语权。图表34：终 端 用 户在 滚珠 丝杠 的采 购上 话语 权较 强 来源：第三届滚动功能部件用户调查分析报告，国金证券研究所 在国产替代在中高端领域面临一定阻碍的同时，也有 85.1%的企业表示若有政策鼓励，会考虑购买或试用国产中高档滚动功能部件，政策引导有望显著加速国产替代节奏。由于滚动功能部件对于机床性能、精度的重要性，国家从 2006 年先后出台了一系列相关支持政策与措施，2009 年开始的“高档数控机床与基础制造装备”也把滚动功能部 件列为重要支持目标，考虑当前国产滚动功能部件技术水平虽已经明显改善，但相比进口品牌仍有较多不足，未来国家政策有望针对技术进步、主机厂应用示范等方面给予进一步支持。图表35：在 有 政 策引 导情 况下，有85.1%企 业愿 意试 用或 购买 国产 中高 端滚 动功 能部 件 来源：第三届滚动功能部件用户调查分析报告，国金证券研究所 考虑当前滚动功能部件市场空间巨大同时国产化率较低，在政策支持下有望加速推进国产替代，建议 重点 关注 国产 滚动 功能 部件 龙头 秦川 机床、布局 直线 滚动 功能 部件 切入“工 业母机”赛道的贝斯特、定增拓展线性驱动器项目布局滚珠丝杠的恒立液压。图表36：重 点 关 注公 司盈 利预 测 代码 公司 市值（亿元）归 母 净 利润（亿元）PE 2021A 2022A 2023E 2024E 2025E 2021A 2022A 2023E 2024E 2025E 000837.SZ 秦川机床 106 2.81 2.75 3.32 4.41 6 38 39 32 24 18 300580.SZ 贝斯特 59 1.97 2.29 2.69 3.39 4.12 30 26 22 17 14 300083.SZ 恒立液压 747 26.94 23.43 28.23 32.51 35.77 28 32 26 23 21 来源：Wind，国金证券研究所；贝斯特盈利预测取自 Wind23 年 6 月 5 日一致预期 46%39%14%1%行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 20 4.1 秦川机床：国内滚动功能部件龙 头企业，主机+零部件双轮驱动 秦川机床 包含主机业务、高端制造业务、核心零部件业务、智能制造业务四大 业务板块，产品包括高端数控车床、外圆磨床、齿轮加工机床、加工中心、滚动功能部件等，拥有宝鸡机床、汉江机床、汉江工具、沃克齿轮等子公司。图表37：秦川机床 布局 主机、高端 制造、核 心零 部件、智 能制 造四 大业 务板 块 来源：秦川机床 公告，秦川机床 官网，国金证券研究所 22 年秦川机床 机床、核心零部件产品收入占比分别为 52.8%、31.6%，贡献主要收入。机床近年毛利率持续提升，22 年毛利率 18.55%，同比提升 1.87pcts。图表38：秦川机床 收入 以机 床、核 心零 部件 产品 为主 图表39：秦川机床 机床 毛利 率 近年 逐步 提升 来源：Wind，国金证券研究所 来源：Wind，国金证券研究所 20 年4 月秦川机床 控股股东陕西国资委将持有 的1.1 亿股 股份（占 当时 公司 总股 本15.94%）无偿划转至陕西法士特汽车传动集团有限公司，第二大股东 陕西省产业投资有限公司 将持有的部分股份 0.92 亿股（占 当时 总股 本 13.24%）对应的表决权委托给法士特集团，秦川机床 控股股东变更为法士特集团。大股东变更后明确发展路线，秦川机床 经营情况整体向好：1）明确“5221”战略 目标。20 年 秦川机床 明确“5221”发展 路线，规划 主机、高端 制造、核心 部件、智能 制造 和核 心数 控技 术收 入规 模分 别占 总收 入的 50%/20%/20%/10%，成长 路线清晰。40.9%42.8%47.3%48.1%45.2%41.6%48.1%52.8%16.8%17.5%19.3%20.8%22.0%32.1%32.7%31.6%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 8.6%13.1%13.8%13.5%10.1%13.0%16.7%18.55%31.5%32.1%38.2%34.3%28.9%32.4%33.2%33.38%0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 21 图表40：秦川机床 分板 块收 入 占比 规划 来源：秦川机床 公告，秦川机床 官网，国金证券研究所 2）推进 内部 改革 与“亏 损企 业治 理”，内部针对组织机构、人员精简、薪酬机制调整等措施释放企业活力，同时推进“亏损企业治理”对秦川物配、豪迪普、忠诚运输、忠诚锻造实施整体吸收合并后注销，清算注销国诚工贸等，提升经营质量。3）19 年秦川机床 收入规模为 31.6 亿元，之后 收入 规模 高速 增 长 21 年达 到 50.5 亿元,22年受 疫情、制造 业景 气度 影响 收入 下降，后续 有望 重回 高增 长。伴随 收入 规模 提升，销售+管理费用率 19 年开始下降至 10%左右，带动净利率提升，释放利润弹性。4）19 年后 秦川机床 人均创收提升，20/2
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