人形机器人系列研究一_大丝杠_跨越磨床产能约束_冷成形重塑成本边界_33页_1mb

证券研究报告总结

核心内容

本报告聚焦于人形机器人核心传动部件——行星滚柱丝杠（PRS）的制造工艺与行业前景，分析了磨削与冷成形两种主要工艺路线的优劣势，并对国内相关企业进行了深度对比。

主要观点

• 冷成形工艺：通过金属塑性流动实现螺纹轮廓，具有材料利用率高、加工效率快、成本优势显著等特性，有望成为实现丝杠规模化量产的重要方向。
• 磨削工艺：虽然精度高，但受限于高精度磨床的稀缺性与工艺复杂性，成为产能释放的瓶颈，尤其在内螺纹加工环节。
• 身体大丝杠：是人形机器人中价值量最高、量产降本需求最迫切的部件之一，单机价值量约0.7-2.8万元，若年产量达百万台，市场空间可达70-280亿元。
• 行业格局：当前全球市场由欧美品牌主导，国内厂商如秦川机床、恒立液压、五洲新春等正加速技术突破与产能扩张。

关键信息

1. 身体大丝杠：人形机器人核心传动件

• 身体大丝杠是人形机器人躯干和四肢线性执行器的核心传动副，负责将电机旋转转换为直线推力。
• 特斯拉Optimus第一代至第三代均配置14个直线执行器，每个执行器需1根行星滚柱丝杠。
• 身体大丝杠占机器人BOM成本的19%，是硬件端降本最迫切的环节之一。

2. 工艺路线对比：磨削与冷成形

2.1 磨削路线

• 优势：精度高，适用于C3-C5级高精度丝杠，尤其在导程精度、使用寿命和自锁性方面表现优异。
• 劣势：效率低，扩产受限，设备投入大，加工周期长，成本高（冷轧丝杠价格为磨削丝杠的3-5倍）。
• 设备瓶颈：内螺纹磨床稀缺，工艺验证周期长，成为产能释放的关键制约因素。

2.2 冷成形路线

• 优势：具备材料利用率高、节拍快、能耗低、表面硬化提升疲劳性能等特性，适合规模化生产。
• 劣势：需突破精度、长内螺纹与复杂牙型模具三大技术壁垒，批量一致性仍需验证。
• 前景：随着技术进步，冷成形有望逐步替代磨削工艺，降低整条产线对高精度磨床的依赖。

3. 工艺路线演进趋势

• 复合加工：如车铣磨、冷锻+磨削等，结合高效前道加工与关键部位精磨，实现精度与效率的平衡。
• 冷锻路线：具备更高的产能弹性，对模具设计、材料流动控制及螺母内螺纹加工能力要求更高。
• 设备投入：磨削路线设备成本高，而冷成形路线设备投入相对较低，具备更高的扩产灵活性。

4. 国内企业对比

4.1 恒立液压（601100.SH）

• 业务：液压油缸、柱塞泵、多路阀等，向高精度丝杠、直线导轨等延伸。
• 工艺：侧重高精度磨削，具备C3级精度产品，与机器人市场尚无直接依赖。
• 进展：已送样北美客户，初步量产阶段，具备36万米直线导轨、7万套精密磨削滚珠丝杠生产能力。
• 风险：若未来机器人市场普遍采用C5级冷成形工艺，其高端产能可能面临错配风险。

4.2 贝斯特（300580.SZ）

• 业务：汽车零部件、新能源汽车轻量化产品，通过子公司宇华精机切入丝杠市场。
• 工艺：具备高精度滚柱丝杠、微型丝杠及直线导轨的制造能力，C0级滚珠丝杠已实现小批量交付。
• 进展：丝杠产品处于送样与工艺优化阶段，产能规划15万套/年，市场仍处于起步阶段。
• 风险：盈利能力受制于小批量订单，毛利率相对较低。

4.3 双林股份（300100.SZ）

• 业务：汽车座椅驱动器、新能源电驱动系统、轴承等，布局人形机器人关节模组。
• 工艺：依托HDM技术切入丝杠制造，具备C2/C3级高精度磨削能力，内螺纹长径比可达1:10。
• 进展：已完成10万套/年丝杠量产线建设，与国内头部车企合作推进人形机器人项目。
• 风险：产能爬坡周期长，市场验证仍需时间。

4.4 五洲新春（603666.SH）

• 业务：精密轴承及零部件，布局高端丝杠市场。
• 工艺：采用“精密锻造-冷成形-磨削”复合路线，具备98万套PRS、210万套MBS的产能规划。
• 进展：丝杠产品已从样品迈入小批量订单阶段，具备行业配套能力。
• 风险：需进一步验证批量一致性与客户反馈。

4.5 新坐标（603040.SH）

• 业务：精密冷锻龙头，代表冷成形工艺路线。
• 工艺：自研冷成形设备，具备高精度内螺纹滚压能力，具备C5级精度量产潜力。
• 进展：已完成2万套/月产线建设，目标提升至4万套/月，具备快速扩产能力。
• 风险：冷成形精度与模具寿命仍需进一步验证。

4.6 三花智控

• 业务：执行器总成，参与机器人关键部件供应链。
• 工艺：具备高精度制造能力，与丝杠行业形成协同。

风险提示

• 人形机器人等下游产业放量不及预期。
• 核心加工设备供给受限及产能爬坡滞后。
• 技术路线变更与工艺迭代不确定性。
• 行业竞争加剧，产品盈利能力面临挑战。

结论

冷成形工艺有望在人形机器人丝杠制造中实现降本增效，成为未来成本竞争的关键方向。磨削路线虽精度高，但受限于设备供给与工艺验证，成为产能释放的瓶颈。国内厂商正加速技术突破与产能扩张，需关注其工艺成熟度与批量一致性。随着机器人市场进入规模化阶段，冷成形与复合工艺将成为主要演进方向，推动行业成本结构优化与技术迭代。