2023年中國絲杠行業(yè)發(fā)展策略、市場環(huán)境及前景研究分析報告

2023年中國絲杠行業(yè)發(fā)展策略、市場環(huán)境及前景研究分析報告內容概要：絲杠是實現旋轉運動與直線運動相互轉化的精密傳動部件，主要應用于傳動和控制系統中，廣泛應用于數控機床、制造設備、機器人、精密儀器等領域。從發(fā)展歷程來看，我國起步較晚，主要聚焦在中低端產品，而高端產品因具有較高的壁壘，與海外巨頭有較大差距。預計未來隨著國家政策的支持，絲杠行業(yè)國產化率將不斷提高。作為核心傳動部件的絲杠，是人形機器人的重要組成部分，預計未來隨著人形機器人的快速發(fā)展，絲杠發(fā)展空間將不斷擴大。關鍵詞：絲杠、滾珠絲杠、人形機器人一、行業(yè)壁壘較高，滾珠絲杠產需缺口較大絲杠是實現旋轉運動與直線運動相互轉化的精密傳動部件，主要應用于傳動和控制系統中，廣泛應用于數控機床、制造設備、機器人、精密儀器等領域。根據結構不同，絲杠可分為滾珠絲杠、行星滾柱絲杠和梯形絲杠。其中，滾珠絲杠由螺母、螺紋絲杠、滾珠構成，通過內置滾珠的滾動摩擦實現傳動，具有摩擦小、精度高等優(yōu)勢；行星滾柱絲杠主要由絲杠、滾柱、螺母、內齒圈、保持架和彈性擋圈組成，通過滾柱與絲杠、螺母間的螺紋嚙合來實現傳動；梯形絲杠由螺母和螺紋絲杠構成，主要依靠滑動摩擦進行傳動，價格低廉，但導程精度、傳動效率等性能較差，一般用于工作要求低的場景，目前已基本實現國產替代。由于絲杠對精度、強度、耐磨性、可靠性等方面具有較高的要求，這就需要成熟的加工工藝、先進的生產設備、高質量的原材料來支撐，絲杠行業(yè)具有較高的壁壘。滾珠絲杠供需缺口較大，高端國產化率較低滾珠絲杠起源于19世紀末，1940年美國首先將滾珠絲杠用于汽車轉向裝置上，使其正式商品化。1952年，第一臺數控機床問世，為滾珠絲杠專業(yè)化生產提供動力。1970年，歐美各大廠商各類型行星滾柱絲杠產品成熟。當前，滾珠絲杠逐漸向“高速度、高精度和高可靠性傳動”演進，高端市場主要份額由歐美品牌所占據。國內絲杠起步較晚，20世紀50年代才開始開展大量滾珠絲杠相關研究，1964年研制出我國第一套滾珠絲杠副。在國家政策的大力支持下，我國滾珠絲杠快速發(fā)展，1991年國產制造標準已完全與國際標準接軌。當前，我國中低檔產品已接近持平海外同類競品，而高端產品與海外巨頭仍有顯著差距，這也就導致高端產品對國外依賴程度較高。預計未來隨著國家政策的大力支持，絲杠國產化率將不斷提升。由于滾珠絲杠生產壁壘較高，導致國內滾珠絲杠制造商數量稀少，市場供給量較少。但是，滾珠絲杠作為一種高精密傳動部件，在工業(yè)自動化、機器人、航空航天等領域具有廣泛應用，這使得市場需求量較大。2022年，中國滾珠絲杠產量將達到1100萬套，需求量將達到1555萬套，仍處于供不應求的局面，行業(yè)供需缺口仍然較大。預計未來隨著國內高端裝備制造的推進，行業(yè)持續(xù)加大技術研發(fā)力度，滾珠絲杠生產能力將得到快速釋放，行業(yè)市場需求量也將得到滿足。相關報告：智研咨詢發(fā)布的《中國絲杠行業(yè)市場全景調研及發(fā)展趨向研判報告》據統計，在中端市場中，中國大陸企業(yè)占據一定的市場份額，達30%，但在高端市場中，中國大陸企業(yè)僅占5%，而力士樂、THK、NSK等德日廠商基本壟斷國內高端滾珠絲杠市場，表明國內在加工制造水平、生產規(guī)模等方面都顯著落后海外龍頭企業(yè)，國產替代空間廣闊。近年來，隨著國產高端滾珠絲杠性能不斷提升，疊加價格優(yōu)勢，高端滾珠絲杠國產替代進程持續(xù)推進。2、行星滾柱絲杠應用范圍廣泛，與滾珠絲杠相比優(yōu)勢更多行星滾柱絲杠結構與滾珠絲杠相似，是將滾珠替換為具有螺紋結構的滾柱，而絲桿和螺母結構基本相似。行星滾柱絲杠在主螺紋絲杠的周圍，行星布置安裝了6-8個螺紋滾柱小絲杠，利用電機的旋轉轉換為絲杠或螺母的直線運動。行星滾柱絲杠上游環(huán)節(jié)包括合金結構鋼、馬氏體不銹鋼等原材料，以及絲杠、螺母等核心零部件；中游根據滾柱相對于絲杠和螺母的運動關系，行星滾柱絲杠可分為標準式、反向式、循環(huán)式、差動式和軸承環(huán)式五種。其中，標準式是當前應用最為廣泛的類型，主要用于精密機床、機器人、軍工裝備等領域；反向式用于航空、航天、船舶、電力等領域；循環(huán)式用于醫(yī)療器械、光學精密儀器等領域；差動式用于傳動比較大、承載能力較高的應用場合；軸承環(huán)式主要適用于高承載、高效率等場合重型機械等領域。與滾珠絲杠相比，行星滾柱絲杠優(yōu)勢更加明顯。在承載能力方面，由于滾柱與絲杠接觸面積大，且所有滾柱同時參與嚙合成線接觸，在相同絲杠直徑下，行星滾柱絲杠要比滾珠絲杠承載能力更高。在節(jié)省空間方面，行星滾柱絲杠安裝空間緊湊，相同負載下比滾珠絲杠節(jié)省三分之一的空間。在傳統效率方面，行星滾柱絲杠采用滾動摩擦代替滑動摩擦，傳動效率最高可到90%。此外，還有速度和加速度特性好、定位精度高、工作壽命和可靠性高等優(yōu)點。3、梯形絲杠傳動效率較低，已基本實現國產替代梯形絲杠結構簡單，主要由絲杠和螺母組成，安裝簡單方便，但精度較低，剛性較差。與滾珠絲杠相比，梯形絲杠沒有滾珠，螺母和絲杠之間的運動完全依靠機械接觸產生滑動，屬于滑動摩擦，所以梯形絲杠也叫滑動絲杠。梯形絲杠的傳動效率大約在15%-85%，與上述兩種絲杠相比傳動效率較低，具有耐磨性能好、壽命長等特點，被廣泛應用于工業(yè)要求較低的場景，如機械、自動化、消費品等領域，目前已基本實現國產替代。二、人形機器人快速發(fā)展，進一步打開絲杠潛在發(fā)展空間人形機器人是指一種旨在模仿人類外觀和行為的機器人，尤其特指具有和人類相似肌體的種類。隨著科技的不斷進步，人形機器人逐漸走進并改變著我們的生活方式。截至目前，人形機器人已取得顯著的進展，已經從早期的概念驗證到今天的商業(yè)化應用。早期，通過采用生物仿真學原理，實現更接近人類運動的機器人；隨后人形機器人的感知能力不斷提高，使其能夠很好地理解和應對周圍環(huán)境；然后，人形機器人的智能化程度越來越高，能夠處理較為復雜的任務和學習新技能；最后，一些公司開始將人形機器人引入商業(yè)領域，并在一些市場中實現商業(yè)化。特斯拉人形機器人進展迅速，2021年8月特斯拉發(fā)布了人形機器人的概念；次年10月就正式亮相人形機器人Optimus；2023年3月，人形機器人取得新進展，能夠插拔插頭、使用電動工具；2023年5月展示更多的機器人前進的畫面，并展示電機扭矩控制、環(huán)境探測與記憶、雙手復雜任務等能力；2023年9月，在控制能力和執(zhí)行能力方面取得新進展；2023年10月，完成“世界上最大扭矩和功率密度的執(zhí)行器”。人形機器人是通過傳動部件來驅動關節(jié)的移動或轉動，從而實現機身、手臂和手腕的運動，因此絲杠是人形機器人的重要組成部分。根據TeslaAIDay的預測數據，以特斯拉Optimus為例，在2023年人形機器人核心零部件價值量占比中，絲杠占比達到14%；2030年絲杠占比增加2個百分點至16%，絲杠占比不斷提升。從全球范圍來看，人形機器人已有商業(yè)應用場景預期落地，如美國1Xtechnologies公司與ADTcommercial公司共同研發(fā)的人形機器人EVE目前已成功應用于巡邏安保場景；Digit主要應用于倉儲物流環(huán)節(jié)，包括卸載貨車、搬運箱子、管理貨架等，預計將于2025年全面上市。在中國，2023年12月，樂聚與深開鴻攜手推出的國內首款基于開源鴻蒙的人形機器人，該機器人可實現任務作業(yè)、規(guī)劃導航等功能，同時還可以完成復雜地形自主行走、持續(xù)連續(xù)跳躍等運動。據悉，該款機器人已實現商業(yè)化落地，第一批訂單已陸續(xù)開始交付。未來，在政策、資本以及技術多維度賦能下，人形機器人市場的潛力有望被加速釋放。根據GGII數據，預計到2030年全球人形機器人市場規(guī)模有望達到200億美元；中國有望達到50億美元。隨著人形機器人的快速發(fā)展，作為核心傳動部件的絲杠也將迎來快速放量，絲杠未來發(fā)展?jié)摿薮?。智研咨詢專注產業(yè)咨詢十五年，是