丝杠导轨行业市场分析

丝杠导轨行业市场分析一、丝杠导轨是什么？丝杠导轨是高精密的直线传动产品。丝杠和导轨可配合组成一套直线运动系统；其中丝杠负责定位，并将旋转运动转换为直线运动，驱动导轨运动；导轨负责将部件传输至目标位置。在机床中，一般是2套直线导轨副及1套滚珠丝杠副组成一个方向的直线运动系统；以X轴为例，工作台、丝杠螺母和滑块三者相互连接，实现对工作台高频度、高精度的定位。1、丝杠的作用是将旋转运动转化为直线运动丝杠将旋转运动转化为直线运动。按照丝杠的摩擦特性，可分为梯形丝杠、滚珠丝杠、行星滚柱丝杠。（1）梯形丝杠：也称滑动丝杠，牙型多为梯形，螺母和丝杠轴直接接触，运动时产生滑动摩擦力。（2）滚珠丝杠：在丝杠与螺母旋之间放置适量滚珠作为中间传动体，运动时产生滚动摩擦力。（3）行星滚柱丝杠：在主螺纹丝杠的周围，按行星式布置6-12个螺纹滚柱，基本结构与滚珠丝杠相似，区别在于载荷传递元件为螺纹滚柱，而非滚珠。滚柱和丝杠之间是线接触，接触面大大增加，因此具有高刚性、高承载能力，比同规格滚珠丝杠副高出3倍以上（最高超过10倍）。滚珠丝杠因传动效率高、寿命长，是目前主流的丝杠产品。梯形丝杠的摩擦阻力大，传动效率一般低于40%，磨损快、使用寿命短，不能满足现代机械传动在高速度、高效率、高精度等方面的要求。滚珠丝杠磨损小，传动效率能达到90%以上，使用寿命更长，是主流的丝杠产品。行星滚柱丝杠虽然性能高，但制造难度大、成本高，目前商业化应用较少，主要用于重载和高可靠性要求的场合，如航空母舰、核潜艇、核电站、重型军事装备、冶金设备及重型数控机床等。滚珠丝杠副主要由丝杠轴、螺母和滚珠组成。丝杠轴是有螺纹滚道的圆柱轴；螺母由螺母体、滚珠循环装置等部件构成，其中滚珠循环装置是一条或多条连续的封闭通道，作用是实现滚珠的循环。滚珠包括承受载荷的负荷滚珠和不承受载荷的间隔滚珠，间隔滚珠主要起间隔作用，直径比负荷滚珠小。滚珠丝杠按滚珠的循环方式，可分为外循环式和内循环式。（1）内循环式：滚珠在循环过程中始终不脱离丝杠表面。内循环式结构设计简单，螺母外径小，可进行微型设计。其优势在于滚珠运行阻力相对较小，灵敏度优异；摩擦损失少，传动效率较高；滚珠回程较短，刚度较好，运转精度较高。因此适用于中小导程、中低速度场合，如3D打印机、中小型医疗扫描仪等。但内循环式返向器回珠槽为空间曲面，呈S形，加工较困难，对滚珠丝杠副的公称直径、丝杠外径、螺纹滚道等加工要求较高。（2）外循环式：滚珠在循环返回时离开了丝杠螺旋滚道而在螺母体内或体外循环。外循环式滚珠丝杠副尺寸较大，适用于载荷较大的场合，如大型重载机床。外循环滚珠副按其在滚珠返回装置构造的不同，可分为套筒-螺旋槽式、插管式和端面/端盖式三种：套筒-螺旋槽式：结构简单，轴向排列紧凑，节约空间；有效负载滚珠多，承载能力较高；但径向尺寸较大，挡珠器的弧形杆刚度较差，特别是舌形部分易于磨损，寿命较短。插管式：结构简单，工作可靠，工艺性好；公称直径与导程组合较多，适用性广，既可于重载高速的驱动系统，也可用于精密定位系统，正在取代套筒-螺旋槽式。端面/端盖式：螺母径向、轴向尺寸小；低噪声；具有高承载、高可靠性，但滚珠循环部分加工复杂。端面式结构适用于低承载且速度、精度较高的场景，或高承载且速度、精度较低的场景；端盖式结构适用于多线、高承载、低转速、低精度传动的场景。2、导轨的作用是支承运动构件并使其按规定方向运动导轨是支撑被加工零件，并使其按规定方向运动的部件。导轨的导向误差会直接影响运动轨迹，最终导致工件产生加工误差。导轨的基本结构是静导轨（导轨）和动导轨（滑块），导轨起支撑作用，滑块连接运动件，沿导轨作直线运动。根据导轨和滑块的接触结构，可分为滑动导轨、滚动导轨和液体静压导轨。（1）滑动导轨，又称硬轨，是指工作面之间通过滑动摩擦运动的导轨；具有结构简单、刚度好，承载能力强、抗震性强、易维修等优点，缺点是摩擦系数较大；适用于低精度重切削；（2）滚动导轨，又称线轨，是指在工作面之间安装滚动体（滚珠、滚柱和滚针）的导轨；具有摩擦系数小、响应速度快、运行速度高等优点，缺点是刚度、稳定性和抗震性不及滑动导轨，承载小，维修性差；适用于高精度、高速轻加工；（3）液体静压导轨是指在工作面之间通入压力油，使运动件浮起，油压能随着外加负载的变化而自动调节，以保证工作面间始终处于纯液体的摩擦状态，同时采用直线电机驱动，光栅尺为位置反馈系统，形成系统的全闭环控制；摩擦系数极小，但是结构复杂，制造成本高，实际应用较少。3、丝杠导轨的精度分类丝杠：国家标准(GB/T17587-2017)将滚珠丝杠副精度分为八个等级，即P0、P1、P2、P3、P4、P5、P7、P10级。其中P0级精度最高，往后精度逐级递减。日本、韩国及中国台湾省采用JIS等级，分为C0-C10八个等级，相同数字的JIS精度标准略高于国标，即C1的要求略高于P1，但差距不大。一般而言，精度高于P5的丝杠有定位+传送功能，主要用于高精度数控机床、半导体设备、航空航天等领域；精度为T7、T10的丝杠只有传送功能，主要用于普通机械、木工机械、工业机器人等领域。导轨：精度分为普通级(无标记)、高级(H)、精密级(P)、超精密级(SP)以及超超精密级(UP)。H级以下的导轨主要用于木工机械、成型机床、工业机器人、搬运系统、部分医疗器械等领域，P级以上的主要用于高精密数控机床（加工中心、车床、铣床等）、精密测量仪器、半导体设备等领域。二、行业特点：空间大、下游多、国产化率低1、全球滚动部件市场规模约千亿，国内超300亿根据ValueMarketResearch数据，2019年全球滚动部件的市场规模为195.48亿美元（折合人民币约1300亿元），预计2026年将达到296.61亿美元，期间年均复合增长率约为6.14%。其中，亚太地区是主要市场，约占44%，预计2026年占比将增长至47%，亚太地区市场份额的快速增长主要源于中国等国家发展航空航天、机器人、自动化等高端制造业。根据金属加工杂志社，2022年我国滚动功能部件市场空间约为330亿元，预计2025年将达到462亿元，2021-2025年CAGR达到12%。2、应用广泛，机床是最主要下游且要求高丝杠导轨下游应用广泛，机床是最主要的下游。丝杠和导轨作为高精度的传动部件，大量应用在数控机床、半导体制造装置、医疗器械、工业机器人、自动化设备、3C设备、汽车等领域，其中机床是最主要的应用领域，根据金属加工杂志社的数据，预计2025年机床在滚动功能部件的应用占比为24%。丝杠导轨是机床传动系统的重要部件，丝杠精度要求一般在P5级以上，导轨精度要求一般在P级（精密级）以上。丝杠和导轨的性能指标直接决定机床传动系统的定位精度、行走直线度、工作台面刚度以及承载能力等性能，进而决定机床整机的性能。机床是系统性产品，单个核心零部件的精度往往大于整机的精度，因此机床对丝杠导轨的要求较高，其中丝杠精度要求一般在P5级以上，导轨精度要求一般在P级（精密级）以上。机床领域的市场需求量约百亿元。根据国盛智科招股说明书问询函回复文件，大型机床中丝杠导轨成本占比约为5%，小型机床则约占总成本的9%。我们假设整体上丝杠导轨的成本占比为8%，机床整机毛利率为25%，则丝杠导轨的市场空间=机床整机市场空间*（1-25%）*8%。由此，我们测算出丝杠导轨的年市场空间在100亿元上下波动。丝杠导轨产生磨损，存在一定的更新需求，但并非需求的主导因素。一般而言，为保证机床无故障运行时间达到2000h以上，丝杠导轨的寿命要求在20000h以上。但在数控机床的使用过程中，由于操作不当、保养不当及运行磨损，丝杠导轨可能会出现加工精度异常，需要进行更换。因此丝杠导轨的更换频率与工作用量和保养程度相关，若保养得好，也可能在机床的整个使用寿命中都不需要更换。因此更新并非必选项，丝杠导轨的需求更多受机床周期影响，上银的营收变化趋势也体现了丝杠导轨景气度与机床行业景气度基本一致。3、竞争格局：外资主导，国产化率低海外龙头企业发展历史悠久，技术积累深厚。滚珠丝杠传动装置诞生于1874年，但直到1940年才开始被广泛应用于工业领域。欧美企业具有先发优势，且拥有轴承、液压件、高精密磨床等产业优势，技术领先，属于第一梯队。20纪80年代开始，日本THK、NSK、IKO等公司伴随着日本的机床、半导体、汽车制造业等行业成长起来，成为主要生产厂家，属于第二梯队。20世纪90年代后期，中国台湾的HIWIN、ABBA、AMT、PMI公司及韩国的SBC也崭露头角，作为后发者，产品突破后主打性价比，抓住了中国制造的发展机遇，在中国市场享有较高的市场份额，属于第三梯队。全球市场集中度高。根据QYR调研数据，目前全球滚珠丝杠市场主要生产商有NSK、THK、SKF、Hiwin、PMI和TBIMOTION等，CR5约44%。全球线轨的核心厂商包括THK、Hiwin和NSK等，前三大厂商占据了全球约76%的份额。丝杠导轨行业由于产品制造工艺复杂，高端设备投入大，相关技术壁垒高等原因，进入门槛高，且后发者追赶难度大，行业集中度高。从产品性能来说，欧系代表高端，一般用于重载的、大型的应用场景，价格高；日系代表中高端，具有精度高、性能好、价格低于欧系产品等特点，与欧系产品形成差异化竞争；台系代表中低端，主打性价比，交货周期最短，价格低于日系产品，主要与日系产品正面竞争。根据JMAA，2004-2022年，日本滚珠丝杠销售单价持续下降，体现台系产品凭借性价比，迅速抢占日系的市场份额，目前国内日系和台系产品占据大部分市场份额。大陆的丝杠导轨企业数量较少，积累时间短，单个企业体量较小。经过几十年的发展，目前规模相对大的公司是南京工艺、汉江机床、博特精工、凯特精机等，我们预计22年四家公司合计营收约10亿元，国产化率低。三、丝杠导轨为何难以实现国产化？1、国产产品的精度保持性、生产稳定性弱于进口滚珠丝杠副主要性能指标包括精度、寿命、额定静载荷、额定动载荷、预紧力、刚度、摩擦力矩、转速、温升、振动、噪声以及加速度。导轨副的主要性能指标包括精度、刚度、预紧拖动力、温升和动态性能。整体而言，我国丝杠导轨与进口产品的差距主要体现在精度保持性、批量生产的稳定性和一致性。精度保持性指维持在初始精度的时间，国产丝杠导轨即使出厂精度能达到P3级以上，后续也很难在机床整个寿命周期中维持在这一高精度。批量生产的一致性和稳定性指生产一批丝杠，能达到标准要求的产品比例，国产虽然能做到P0~P2级的高精度产品，但一致性和稳定性较差，导致无法大规模供应。2、造成差距的原因是什么？国产丝杠导轨落后于进口的背后，是整个产业链各个环节（包括设计、原材料、制造设备、加工工艺、检测方法、质量管控等）都存在差距。（1）原材料：国产轴承钢整体性能偏低，影响丝杠寿命和可靠性高质量的原材料是提升寿命、精度保持性的基础。丝杠导轨在使用过程中会磨损、受热产生变形，要使丝杠导轨达到寿命要求，并保持精度不变，使用的钢材需要达到高硬度、具有较好的冷热加工工艺性和尺寸稳定性、具有较低的非金属杂质和碳化物偏析等。丝杠导轨所需的原材料根据应用领域的不同有所变化，其中GCr15高碳铬轴承钢以及Cr/Mo优质合金钢最为广泛。丝杠导轨常用的材料主要包括高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、中碳轴承钢、低合金结构钢、模具钢等以及特殊工况下使用的中温、高温以及高温不锈钢。高碳铬轴承钢是沿用时间最久，使用量最大的全淬火型轴承钢，其中GCr15最具代表性，也是滚珠丝杠最常见的原材料之一。根据中国轴承工业协会，GCr15占世界轴承钢生产量80%以上。在钢中加适量Cr、Mo、Mn等元素，可提高淬透性和回火稳定性，通过适当的热处理工艺可使丝杠获得良好的硬度和耐磨性等综合力学性能。目前GCr15SiMn、Cr/Mo系合金钢也大量应用于滚珠丝杠制造之中。国产高碳铬轴承钢近年提升显著但性能整体偏低，对丝杠寿命和可靠性具有较大影响。轴承钢GCr15从材料上是优质合金钢，但其纯净度不足（如氧含量高）对丝杠导轨的疲劳寿命有较大影响。国内大多数特钢企业不具备生产高质量轴承钢的水平和能力，目前国内生产的轴承钢主要集中于中低端产品。轴承钢洁净度低，氧化物夹杂、碳化物不稳定且分布不均匀等因素大幅降低了国产丝杠导轨的寿命和可靠性。（2）加工工艺：高精度丝杠的磨削工艺knowhow多，壁垒高滚珠丝杠的加工方法分为磨制和轧制两大类：磨制：大致需要经历粗车-半精车-铣-粗磨-半精磨-精磨步骤，工序合计多达20多道，复杂程度高，完整的加工工艺周期一般为30-45天，效率低，批量小，成本高，但精度高，能够达到P0级加工精度。轧制：采用挤压一步成型，可分为冷轧和热轧，具有尺寸固定、生产效率高、节约金属、价格低廉等优点。轧制后的滚道表面质量优良，抗疲劳强度和机械强度高，但精度较低，一般为P7及以下。轧制丝杠的生产工序简单，加工工艺周期一般为1-3天。但轧制丝杠的设备投入大大高于磨制丝杠，资本开支大，且我国轧制工艺起步较晚，发展不成熟，因此国内丝杠以磨制为主。高精度的磨制丝杠一般要经过车削、铣削、磨削，若精度要求不高，车削或铣削也能达到要求，不需要进一步磨削，因此目前磨制丝杠有三种加工方法：硬车削、硬旋铣、研磨。硬车削：随着CBN刀具的发展，硬车削工艺广泛地应用于滚珠丝杠的加工，可作为高精密丝杠的粗加工或低精密丝杠的终加工。车削方法适合加工螺距6mm以下、长度1m以下的长径比不大的工件。硬旋铣：将螺纹滚道一次铣削成形，减少了工序，不需要反复修整刀具和校直，可预先加工标准丝杠，大大缩短了滚珠丝杠加工周期，生产效率高，是一种高效、快速、绿色的干式硬态螺纹加工方法，在国外研究应用已经比较成熟。适用于加工较长的丝杠以及长径比大的丝杠，能够达到P3级精度，国内部分公司从国外引进旋风铣设备进行加工。磨削：指在粗加工（如硬车削、旋风铣削）的基础上，用专用螺纹磨床对圆弧槽进行精密加工。螺纹单次磨削量有限制，因此在磨削过程中要不断地修整砂轮和校直丝杠，工时较长。适用于对精度、寿命、效率等要求较高的行业，但是加工成本也较高，是国内主流的丝杠加工方式。磨制丝杠的生产过程中涉及大量know-how。①设计：是决定丝杠性能的首要因素，适当的设计可以解决部分因加工误差和滚道磨损等因素导致的预紧力丧失、刚性耐受强度不足、技术精确度不佳等问题。我国滚珠丝杠起步较晚，对基础原理的掌握不足，大多数从设计上只能做到形似，无法达到性能要求，且出问题后不知道如何改进。②磨削：磨削过程中的误差来源有很多，如砂轮磨损、弹性变形、热变形等，其中热变形是影响丝杠加工精度的主要误差。目前对于误差的补偿主要依靠提高磨床数控化率、工人在加工过程的操作规范和工作经验，国产磨床落后于进口，国内对于制造过程中的质量控制要求不严，经验丰富的工人数量少，因此磨削水平较低。此外，大多数磨床都需要人工对刀和判断磨削量，国内专业人才较少，导致产业成熟度低。③热处理：主要步骤是将丝杠表面快速加热至淬火温度，然后迅速冷却，从而在螺纹表面形成一定深度的淬硬层，且芯部有一定的韧性，使滚珠丝杠同时满足表面高硬度、耐磨性和芯部高强度、高韧性的综合力学性能要求。热处理工艺的各项参数往往是丝杠制造企业在多年生产中积累下来的，后发者逆向研发难度高。我国企业目前的热处理水平不高，主要体现在对淬硬层硬度、深度，硬度梯度分布等方面做不到精确控制，常出现淬硬层浅、淬硬层梯度不均匀等问题，会导致各种问题（比如进行螺纹磨削时，会在滚道上出现轴向的或网状的裂纹）。④检测：滚珠丝杠精度的检测指标主要有齿形精度、螺距精度、中径锥度、弯曲变形等，其中最重要的是滚珠丝杠螺距精度。一方面，我国检测设备发展起步较晚，传统检测设备能达到的检测精度无法满足对于高精度丝杠的检测要求，需要使用光学扫描原理的检测设备，如激光动态行程测量仪以及螺纹综合测量机等，这类设备测量精度高、检测速度快且测量原理复杂，造价昂贵。另一方面，国产丝杠缺乏应用机会，没有下游反馈，一些需要改进的细节没有被提出，导致检测体系构建不完善。（3）核心设备：高端螺纹磨床依赖进口，价格昂贵螺纹磨床是影响滚珠丝杠质量的重要因素，海外数控产品十分成熟。在日本、美国、德国、瑞士等国家，数控螺纹磨床已经非常普及，并开始朝复合加工功能的方向发展，为批量稳定生产高端滚珠丝杠副产品提供了设备基础。代表性产品有德国克林贝格HNC35K、瑞士莱斯豪尔RG2000、英国MATRIX7000、日本三井GSE-A/GSN、德国SMC公司US500-CNC系列磨床等。这些产品多数都采用全数控一体化控制技术，并配备螺纹在线检测控制系统、全数控砂轮自动修整器以及先进控制软件，将一些最新研究成果应用到磨削工艺以及床身材料选用上，具有操作方便、工作性能稳定等优点，其磨削精度一般达到P1级或更高。我国高端数控螺纹磨床仍依赖进口，同类产品差距较大。国产的高端数控螺纹磨床与进口设备对比还有明显差距。主要体现在①数控砂轮修整器装置自动化水平低、控制精度有待提高；②控制系统软件的开发尚未成熟；③砂轮的线速度偏低及螺旋升角偏小；④磨削加工过程中工件在线检测系统开发还不完备；⑤对磨削过程和磨削工艺的基础研究不足等方面。国内的主要数控螺纹磨床生产企业有上海机床厂、汉江机床厂、北平机床厂、安阳机床厂等企业。CNC螺纹旋风铣机床技术被国外少数公司垄断。德国的旋风铣设备居于世界领先水平，具有代表性的企业主要有德国Leistritz、Burgsmuller、GWT，奥地利的Weingartner、Linsinger等。我国的旋风铣削工艺多数停留在中低精度水平，国内的旋风铣削机床大多从国外引进。2004年，南京工艺（国内首家）进口了德国Leistritz公司的PW160型CNC旋风硬铣机床。但CNC旋风硬铣机床价格非常昂贵，8m的旋风硬铣机床售价折合约1200万人民币，且国内硬旋铣加工工艺和技术并不成熟，因此数控旋风铣床未能在国内快速推广应用。综上所述，我国丝杠导轨专用磨床的现状主要有：①高端设备依赖进口，进口设备价格高，交期长；②精密设备需要结合熟练工人、参数实验、检测设备等多方因素才能充分发挥其用途，我国在以上几个方面均不足。③设备的耗材（如刀具、砂轮等）影响设备的使用，国产耗材加工效率较低。四、人形机器人和新能源汽车产业机遇有望加速丝杠导轨的国产化到来1、机器人与自动化：人形机器人提出新需求丝杠导轨在自动化设备中，常以线性模组形式应用。线性模组是由铝型材、联轴器、丝杠、直线导轨等主要部件组成的通用传动元件，其主要作用是通过固定程序来进行抓取、搬运、操作工具，实现自动变速。线性模组具有结构紧凑、重量轻、体积小、运动灵活等优势，被广泛应用于自动化机械设备上，如3C电子设备、锂电池制造设备、焊接设备等，代替了人工的重复性、危险性工作。不同的场景精度要求不一样，起传动作用的机械手精度要求较低，需要精准定位的贴装设备、高精度的螺丝机、点胶机等要求较高，但整体的难度低于高精密机床。在工业自动化、智能化趋势下，我国以工业机器人为代表的自动化行业快速发展，带动相关丝杠导轨需求。根据国际机器人联合会（IFR）发布的《2022年全球机器人产业报告》显示，2021年全球工业机器人安装量创历史新高，达51.7万台，同比增长31%，创历史新高。我国2021年工业机器人安装量增加了51%，高达26.8万台，超越了全球其他地区机器人安装量的总和。预测至2025年年底，全球工业机器人的年安装量将达到69万台。未来，自动化及工业机器人的快速发展仍是丝杠导轨需求进一步增长的重要推动力。人形机器人有望带来更广阔的增量市场。特斯拉AIDay2022发布的Optimus人形机器人躯干共有28个关节，其中旋转和线性关节各14个，线性执行器将采用无框电机+行星滚柱丝杠的方案。灵巧手采用滚珠丝杠方案，共需12个滚珠丝杠。远期来看，随着机器人智能化发展以及与人工智能技术的深度结合，人形机器人批量生产及广泛应用或成为可能，有望带动丝杠放量。特斯拉人形机器人采用倒置行星滚柱丝杠，倒置式具备结构紧凑、高负载特性。标准式滚柱丝杠是丝杠旋转带动螺母做轴向运动，一般是短螺母、长丝杠的结构；倒置滚柱丝杠中，螺母是主动件，一般是长螺母、短丝杠的结构。倒置式结构更加紧凑，适用于对安装空间和质量有严格要求、需要进行一体化设计的场景。此外，倒置滚柱丝杠的启动次数更少，可以使用更大的螺纹，进而提供比普通滚柱丝杠更高的负载能力，但是加工难度也大大增加。百万台人形机器人预计带来百亿级别的丝杠需求。反向式行星滚柱丝杠由于其复杂性，产量偏低，价格高昂，目前进口单价约2万元。假设远期量产及国产化替代后，反向式行星滚柱丝杠单价降至千元级别，则单台人形机器人丝杠的价值量约为14*1000+12*400=18.8万元。100万台人形机器人将带来180亿元的丝杠需求，若最终达到汽车的销售体量，丝杠的市场空间有望达到千亿级别。欧美企业是行星滚柱丝杠行业的主导者。目前行星滚柱丝杠的主要制造企业包括Rollvis（瑞士）、GSA（瑞士）、Ewellix（瑞典）、博世力士乐、CMC（美国）、LSI（美国）等，其中Rollvis、GSA、Ewellix都是舍弗勒旗下。根据《E公司滚柱丝杠产品营销策略研究》一文，Rollvis+GSA+Ewellix在我国滚柱丝杠市场份额合计为66%，国产企业以研制和单件生产为主。2、新能源汽车：潜在空间广阔，有望率先实现国产化滚珠丝杠在电动、油电混合等车辆中主要应用于转向器、离合器和制动系统执行器、座椅调节、玻璃升降系统等部件。车用丝杠通常精度要求不高，P7即可满足要求，主要起到传送动力的作用，需具备高可靠性、高寿命、传动流畅度高、耐高温、低噪音等特性，不需要搭配导轨使用。燃油车中，丝杠是可选项，一般高端的欧系汽车会使用，但在新能源汽车中，由于内部结构、整车特性都发生了变化，丝杠的应用逐渐增加，未来若向智能化、L4级别以上的自动驾驶发展，丝杠有可能成为必选项。1.转向系统EPS是目前主流的汽车转向系统。汽车转向系统经历了传统的机械转向（MS）、助力转向、线控转向（SBW）三个发展阶段，助力转向根据助力来源又可分为机械液压助力转向（HPS），电控液压助力转向（HPS）和电动助力转向（EPS），其中，机械转向系统（MS）：结构简单但转向的精确性和安全性不足，已不适应现代驾驶需求。机械及电控液压助力系统（HPS、EHPS）：采用液压助力系统，过去主要应用于商用车尤其是重型车辆，由于功耗大、液压油泄露等问题，已被EPS取代。电动助力转向系统（EPS）：用电机取代液压装置，具有结构简单、能耗更低、节约空间并且可精确调节助力大小等优点，细分产品R-EPS使用滚珠丝杠传动。EPS广泛应用于乘用车，根据佐思汽研，2020年中国乘用车EPS渗透率达96.4%。线控转向（SBW）：是未来汽车智能化下转向系统的发展趋势，目前仍处于研发和小规模量产的早期发展阶段，采用滚珠丝杠方案。EPS根据电机驱动部位和结构的不同，可细分为管柱式电动助力转向（C-EPS）、小齿轮式电动助力转向（P-EPS）、双小齿轮式电动助力转向（DP-EPS）和齿条式电动助力转向（R-EPS）。C-EPS、P-EPS、DP-EPS、R-EPS的传动效率、操纵路感、前轴负荷依次提高，其单价也依次提升。前三者采用蜗轮蜗杆的传动方式，R-EPS采用通过皮带传动与滚珠丝杠传动将转矩传递至转向器齿条，传动效率更高，可提供更大助力，常用于中大型SUV、商务车和豪华车型。新能源汽车轻量化及智能化催生更多R-EPS的需求。由于滚珠丝杠传动效率和精度高、噪音低、可以承担较大的力矩和负载，R-EPS的最大推力显著大于其他产品，可达16000N以上。新能源汽车由于装配动力电池，相较于燃油车的整车重量大幅提升，需要更大的前轴载荷能力。随着新能源汽车向智能化、高端化发展，对转向系统的综合性能要求越来越高，R-EPS在乘用车的应用有望增加。根据研究，2019年我国R-EPS渗透率约7%，提升空间巨大。2.制动系统线控制动的发展带动对滚珠丝杠的需求。线控制动将传统的液压或机械控制部件改由电子控制取代，是新能源汽车以及自动驾驶领域常采用的技术。滚珠/滚柱丝杠具备高承载、高精度、高传动效率等优势，在线控制动系统中的应用比在传统制动系统中更多，受益于新能源汽车、智能汽车的发展。（1）行车制动EHB省去传统真空助力系统，集成度高，成为新能源汽车主流方案。在新能源车中，纯电型电动车没有发动机，混动型发动机不持续工作，因此传统的真空助力系统不再适用。目前主流的新能源车的制动助力解决方案主要有两种：一是采用电动真空泵（EVP）取代传统的机械真空泵，其他部分与传统的真空助力器原理相同。二是采用电子液压制动（EHB），线控制动用电子助力替代真空助力，不再依赖真空源。EHB由于其兼容性好、能量回收较高、响应速度快等优点已经成为当前市场的主流方案。EHB中真空助力器及相关组件被取代，一般采用滚珠丝杠传动。直接型EHB性能更优。EHB分为直接型和间接型两种，间接型采用高压蓄能器，利用电机建立油压，将高压刹车油储存在蓄能器中，在需要时进行释放，混动车一般采用这一类型；但它也存在系统过于复杂、可靠性不高、体积大、成本高等问题。直接型EHB直接以电机推动主缸活塞，更具性能优势，一般为纯电动汽车采用。但直接型EHB制造难度较大，难点在于电机体积小、转速高（每分钟超过1万转），扭矩大等，对传动部件也提出了更高的要求。直接型EHB的代表产品日立E-ACT和博世的iBooster均采用滚珠丝杠传动。日立E-ACT的原理是用电机驱动推杆再推动主缸活塞，电机的旋转力通过滚珠丝杠转化为直线运动力，同时滚珠丝杠也是一个减速器，将电机的转速降低来增大扭矩，推动主缸活塞。博世第一代iBooster采用二级蜗轮蜗杆传动，第二代iBooster改成一级滚珠丝杠传动，体积大幅度缩小，控制精度有所提高。博世是目前我国线控制动主要品牌，根据佐思汽研，2021年博世在中国乘用车线控制动市场份额占比达91.5%，用于特斯拉、大众新能源、蔚来等车型上。电子机械制动EMB是更为先进的制动系统。EMB结构紧凑，完全放弃了液压回路。执行机构由电机直接驱动产生锁模力，具有体积小、重量轻、无制动液泄漏、功耗低、制动器使用寿命更长、制动响应更快，控制精度更高等诸多优势。EMB作为线控制动系统的完整形式，预计未来将逐步取代EHB，但现在仍处于发展早期。滚珠/滚柱丝杠常用于EMB制动方案。EMB运动转换机构主要包括螺纹螺杆、齿轮齿条、滑动丝杠、滚珠/滚柱丝杠、凸轮传动、滚珠斜道传动机构等。EMB行车制动方案一般包括“运动转换机构+减速机构”，目前典型方案的运动转换多采用滚珠丝杠传动。（2）驻车制动驻车制动从形式上分为机械式和电子式，即机械手刹和电子手刹。机械式制动系统存在制动力不足、占用空间大、操作难度大等问题，电子手刹（EPB）逐渐取代传统机械手刹。EPB常采用螺纹传动或滚珠丝杠传动，其中螺纹传动成本低、结构简单并且可自锁。考虑到成本和自锁，大多制动器厂均采用螺纹传动，滚珠丝杠传动多用于重型车及中高档汽车。总结以上内容，相较于燃油车，新能源汽车中丝杠的应用大幅增加，远期来看，汽车智能化、无人驾驶等趋势将进一步提升丝杠在汽车中的渗透率。车用丝杠要求低于机床丝杠，我国有望依托新能源汽车产业链，实现车用丝杠的国产化。2022年《线控转向技术路线图》征求意见稿之减速机构关键零部件目标中明确提出重点突破滚珠丝杠技术。随着我国滚珠丝杠制造能力提升，部分厂家已具备提供车用滚珠丝杠的能力，如秦川机床已实现新能源汽车领域用滚珠丝杠副和智能转向系统、汽车电子刹车系统精密螺杆副的国产化推广，车用丝杠有望成为丝杠行业国产替代的首要突破点。五、主要上市公司1、恒立液压恒立液压是国产液压件龙头。公司主要产品包括高压油缸、高压柱塞泵、液压多路阀、工业阀、液压系统、液压测试台及高精密液压铸件等，可用于工程机械、海洋工程、能源开采、隧道机械、工业制造等领域，其中工程机械是最主要的下游。公司凭借快速响应市场、持续提升技术，抓住了2006-2011年、2016-2021年两轮工程机械行业快速发展的红利，形成油缸+泵阀双主业，成为具有技术、产能、客户等综合优势的国内液压件龙头，同时开启海外布局，2021年建设墨西哥工厂，未来海外有望贡献更多营收。主业毛利率、净利率跟随行业周期波动，近几年稳定在较高水平。受下游景气度影响，2011-2015年毛利率及净利率持续下滑，2016开始，公司盈利能力跟随下游周期同步回升，2020-2022年公司毛利率保持在40%以上，净利率维持在28%。定增募投电缸及丝杠业务，加大非挖领域布局，打造第三成长曲线。恒立液压于2023年1月完成定增，其中线性驱动器项目计划投入约15亿元，预计于2024年一季度投产，达产后形成年产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根行星滚珠丝杠电动缸、10万米重载滚珠丝杠。随着工程机械产品电动化趋势，电缸将在一定程度上替代传统的液压缸和气动缸；丝杠是电缸的核心部件之一，自制丝杠有利于公司降低成本，同时切入机床、机器人等自动化赛道，打造继油缸、泵阀之后的第三成长曲线。2、贝斯特（汽车覆盖）贝斯特主业为汽车零部件、工装夹具。公司起家于工装夹具，后发展为涡轮增压器零部件龙头，2019年收购苏州赫贝斯，2020年收购易通轻量化，进入新能源汽车领域。目前公司主要产品包括涡轮增压器精密轴承件、涡轮增压器叶轮、涡轮增压器中间壳、发动机缸体等关键汽车零部件，座椅构件等飞机机舱零部件。从营业收入结构来看，汽车零部件产品是公司创收的主要产品，2022年占比为91.7%，同比+13.5%。历年业绩稳健，2023上半年业绩实现同比高增。公司历年业绩保持相对稳健增长，2016-2022年收入及归母净利润复合增速均为12.3%。公司2022年实现营业收入10.97亿元，同比增长3.8%，归母净利润2.29亿元，同比增长16.4%。2023上半年新能源汽车业务放量，叠加原材料成本下降、降本增效等，公司收入同比增长29.1%，归母净利润同比增长62.2%。公司主业毛利率、净利率分别维持在30%、20%以上。2017年以来公司毛利率和净利率先上升后下降，2022年毛利率、净利率分别为34.3%和21.1%，2023年影响公司盈利能力的原材料价格、疫情等外部不利因素逐渐消退，盈利能力有望改善。布局丝杠导轨业务，部分产品已成功下线并送样。2022年1月，公司设立全资子公司“无锡宇华精机有限公司”，正式进军丝杠导轨行业，瞄准高端机床、半导体装备、自动化、机器人等中高端下游。2023年上半年，宇华精机成功完成高精度滚珠丝杠副、直线导轨副的首台套下线，并将部分产品送样至机床行业的战略客户处进行验证。公司规划“5+10”产能布局，计划一期的丝杠导轨产值为5亿元，二期产值为10亿元，目前一期设备已到位。3、秦川机床（汉江机床）秦川机床主业分四大板块，分别为主机业务、高端制造业务、核心零部件业务和智能制造业务。其中主机和核心零部件是主要创收产品，2022年营收占比分别为5