摘要:丝杠是一种能将旋转运动转化为直线运动的机械零件,广泛应用于机床和自动化设备中。随着制造业的转型升级和技术的飞速发展,丝杠作为精密传动元件的应用领域不断拓宽,特别是在高端装备制造领域,如航空航天、轨道交通等,对丝杠的需求也在快速增长。2023年,中国滚珠丝杠行业市场规模为30.80亿元,同比增长10.04%。
一、定义及分类
丝杠是将旋转运动变成直线运动的传动副零件。丝杠不仅要能准确传递运动,而且要能传递一定动力,所以在精度、强度以及耐磨性方面都有一定的要求,所以丝杠的加工从毛坯到成品的每道工序都要周密考虑,以提高加工精度。丝杠按其摩擦特性可分为滑动丝杠、滚动丝杠和静压丝杠。
二、行业政策
国家政策的支持促进了丝杠行业的技术创新和产业升级。企业纷纷加大研发投入,提高产品质量和性能,推动丝杠行业向高端化、智能化方向发展。2023年9月,工信部等七部门印发《机械行业稳增长工作方案(2023—2024年)》,提出2023—2024年,机械行业运行保持平稳向好态势,重点产业链供应链韧性和安全水平持续提升,产业发展质量效益不断增强。开展机械产品可靠性提升行动。实施基础产品可靠性“筑基”工程,重点提升工业母机用丝杠、导轨、主轴等。
三、发展历程
中国丝杠行业发展主要经历了三个阶段。20世纪70年代至80年代初的起步阶段,滚珠丝杠开始在中国得到应用和发展。1973年3月,国内首次召开滚珠丝杠系列化座谈会,产生了我国第一个滚珠丝杠的尺寸系列精度等级规范(试行)。1974年10月,我国第一个行业标准《滚珠丝杠副验收技术条件》出台,并一直试行到1982年。
20世纪80年代初至90年代初的规范化阶段,国家开始重视滚珠丝杠的标准化工作,制定了一系列相关标准。1976年,发布了JB3162·2-82《滚珠丝杠副精度》等三个部标准,主要参考德国的DIN69051标准而制定。1985年,发布了JB/GQ1098-87《滚珠丝杠副制造与验收技术要求》和JB/GQ·F1061-87《滚珠丝杠副产品质量分等》两个局批企业联合标准。1990年,全国金切机床标准化技术委员会正式成立滚动功能部件分会,标志着我国滚动功能部件的标准化工作迈向一个新的台阶。
20世纪90年代初至今的国产替代阶段,滚珠丝杠行业快速发展,国内企业逐渐崛起,开始替代进口产品。21世纪以来,随着数控机床、工业机器人等高端制造领域的快速发展,对高性能滚珠丝杠的需求持续增加。政府对高端装备制造的支持政策以及智能制造的普及,使得国内企业不断提升生产能力和技术水平,逐渐缩小与国际先进水平的差距。在行星滚柱丝杠领域,虽然国内起步较晚,但近年来也取得了显著进展。一些国内企业如南京工艺、博特精工等开始涉足该领域,并逐渐在市场上占据一定份额。然而,与国外知名企业相比,国内企业在技术水平和品牌影响力方面仍存在一定差距。
四、行业壁垒
1、技术壁垒
丝杠作为精密传动元件,其制造涉及高质量材料研发、精密加工、热处理技术、质量检测等多个环节。这些环节要求具备精湛的技术和严格的质量管理。例如,滚珠丝杠的制造需要先进的精密加工设备和工艺技术,包括车削、磨削、螺纹加工等多个环节,要达到微米级甚至更高的精度要求。同时,恰当的热处理工艺对丝杠的性能提升至关重要,这涉及到温度控制、时间把握等复杂技术。此外,高端丝杠加工设备自主化率低,国内仅少数厂商可提供中高端丝杠生产设备,存在“卡脖子”问题。因此,技术壁垒成为限制国内丝杠行业发展的主要因素之一。
2、原材料壁垒
丝杠各部件原材料大都为轴承钢和低碳合金钢等材料,这些材料的质量和性能对丝杠的成品质量有着至关重要的影响。高质量原材料的研发和应用需要深厚的专业知识和技术积累,同时还需要稳定的供应链和原材料来源。这使得一些缺乏原材料供应和技术积累的企业难以进入丝杠行业。此外,原材料价格的波动也会影响丝杠行业的成本和利润水平,进一步加剧了行业的壁垒。
3、市场壁垒
丝杠行业市场主要由国际企业主导,这些企业在技术、品牌、市场渠道等方面具有显著优势。中国企业在进入市场时,需要面对来自国际企业的激烈竞争。同时,丝杠行业的应用领域广泛,但不同领域对丝杠的性能和要求各不相同。这使得企业需要具备丰富的行业经验和专业知识,以满足不同客户的需求。此外,丝杠行业的市场集中度较高,一些大型企业占据了较大的市场份额,这也增加了新企业进入市场的难度。
五、产业链
1、行业产业链分析
丝杠行业产业链上游主要涉及原材料与零部件供应。原材料包括合金结构钢、高碳铬轴承钢等钢材。零部件包括螺母、滚珠、预压片、反向器、防尘器等。产业链中游是丝杠的制造和组装环节。产业链下游是丝杠的应用领域,涵盖数控机床、工业机器人、航空航天、汽车制造、医疗设备、精密仪器等领域。
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2、行业领先企业分析
(1)无锡贝斯特精机股份有限公司
贝斯特是一家专注于工装夹具、精密零部件加工以及智能装备领域的公司。公司通过多年的技术积淀,在工装领域拥有丰富的经验和技术优势,形成了“精密加工为特长、铸造产业为支撑、智能装备为驱动”的产业联动发展的核心竞争优势。在丝杠领域,其全资子公司宇华精机生产的滚珠丝杠副最高精度可达C0级,直线导轨副最高精度可达UP级。这些高精度产品已经在知名机床厂商的部分型号机床上得到了验证,并获得了市场的认可。同时,公司还积极拓展丝杠的应用领域,成功研发了应用于人形机器人的标准式、反转式行星滚柱丝杠,以及应用于新能源汽车EHB制动系统和EMB制动系统的多款滚珠丝杠副。这些产品的成功研发和应用,为贝斯特在丝杠领域的进一步发展奠定了坚实基础。2024年前三季度,贝斯特营业收入为10.42亿元,同比增长3.52%;归母净利润为2.25亿元,同比增长7.08%。
(2)秦川机床工具集团股份公司
秦川机床成立于1965年,是一家拥有多家专精特新“小巨人”企业的集团公司。公司控股股东为法士特集团,实际控制人为陕西省国资委。秦川机床通过承担国家863计划等科研项目,攻克了多项核心技术,成为在机床、零部件等多个领域具有显著影响力的企业。其子公司汉江机床专门负责丝杠导轨业务,是国内丝杠导轨领域的领军企业之一。汉江机床的滚珠丝杠产品已经由P1级提升到P0级,精度水平达到国际先进水平。这标志着秦川机床在丝杠领域的技术水平已经跻身国际一流行列。汉江机床的滚珠丝杠和导轨产品不仅应用于公司自身产品,还外销至机床、自动化及新能源汽车等高端制造领域。2024年前三季度,秦川机床营业收入为28.86亿元,同比增长2.01%;归母净利润为0.56亿元,同比下降34.31%。
六、行业现状
丝杠是一种能将旋转运动转化为直线运动的机械零件,广泛应用于机床和自动化设备中。随着制造业的转型升级和技术的飞速发展,丝杠作为精密传动元件的应用领域不断拓宽,特别是在高端装备制造领域,如航空航天、轨道交通等,对丝杠的需求也在快速增长。2023年,中国滚珠丝杠行业市场规模为30.80亿元,同比增长10.04%。
七、发展因素
1、机遇
(1)市场需求增长
随着全球制造业的快速发展和智能化、自动化趋势的加强,丝杠作为精密传动元件,在数控机床、工业机器人、航空航天等领域的应用越来越广泛。特别是在新能源汽车、轨道交通等新兴产业的崛起中,对丝杠的需求也在持续增长。这种市场需求的增长为丝杠行业提供了巨大的发展空间和机遇。
(2)政策支持与产业升级
中国政府高度重视制造业的发展,出台了一系列政策来支持高端装备制造和产业升级。这些政策不仅为丝杠行业提供了良好的发展环境,还鼓励企业加大研发投入,提升产品质量和技术水平。同时,随着制造业的转型升级和智能制造的快速发展,丝杠行业也面临着向高端化、智能化方向发展的机遇。通过技术创新和产业升级,丝杠行业可以不断提升自身的竞争力和附加值。
(3)国际合作与市场拓展
在全球化的背景下,丝杠行业面临着更广阔的市场和更多的国际合作机会。通过与国际知名企业的合作,丝杠企业可以引进先进的技术和管理经验,提升自身的研发和生产能力。同时,丝杠企业还可以积极开拓国际市场,参与国际竞争,提升品牌知名度和国际竞争力。这种国际合作和市场拓展的机遇,有助于丝杠行业实现更高水平的发展。
2、挑战
(1)技术创新能力不足
尽管中国丝杠行业在近年来取得了显著进步,但在高端技术和产品方面仍与国际先进水平存在差距。部分企业在研发创新上投入不足,导致新技术、新工艺的研发和应用滞后。此外,行业内存在技术壁垒,使得一些中小企业难以获得关键技术和人才支持,限制了其技术创新能力的提升。这种技术创新能力不足的问题,不仅影响了丝杠产品的质量和性能,也制约了行业的整体竞争力。
(2)市场竞争激烈
中国丝杠行业市场竞争日益激烈,国内外企业纷纷涌入市场,加剧了行业的竞争压力。一些企业通过价格战等不正当手段争夺市场份额,导致行业利润水平下降。同时,随着市场需求的不断变化和升级,消费者对丝杠产品的质量和性能要求也越来越高,这对企业的生产能力和服务水平提出了更高要求。在这种竞争环境下,企业需要不断提升自身的综合竞争力,才能在市场中立于不败之地。
(3)环保与可持续发展压力
随着全球对环保和可持续发展的日益重视,中国丝杠行业也面临着环保和可持续发展的压力。在生产过程中,一些企业存在资源浪费和环境污染问题,这不仅影响了企业的社会形象,也限制了行业的可持续发展。因此,企业需要加强环保意识,采取更加环保的生产方式和工艺,降低能源消耗和污染物排放,实现绿色生产。同时,还需要积极研发和推广环保型丝杠产品,以满足市场对环保产品的需求。
八、竞争格局
当前,丝杠行业的市场格局主要由国际企业领航。不过,值得注意的是,中国企业正加速技术革新步伐,其产品质量正稳步迈向国际标准,展现出强劲的国产替代趋势。目前,中国丝杠行业正呈现出三级分化的梯队格局。在第一梯队中,南京工艺(非上市企业)与博特精工(同样非上市)等企业凭借其在行星滚珠丝杠领域的深耕细作,凭借高度专业化的产品及成熟的市场地位,稳固地站在行业前沿。第二梯队则汇聚了贝斯特、秦川机床、鼎智科技、五洲新春等企业。这些企业或是正处于研发与试产的关键阶段,或是作为精密机械零部件的制造商,正积极拓展产品线,增强技术能力,旨在进一步扩大其市场份额。至于第三梯队,则以恒力液压、长盛轴承等企业为代表,它们虽尚未正式涉足丝杠领域,但现有业务与丝杠具有较高的相关性和协同性,被视为该行业的潜在进入者。
九、发展趋势
1、技术高端化与智能化
随着制造业的转型升级和智能化趋势的加强,中国丝杠行业将逐渐向高端化、智能化方向发展。企业将加大研发投入,采用先进的生产技术和工艺,提升丝杠产品的精度、强度、耐磨性和可靠性等性能指标。同时,结合物联网、大数据等先进技术,实现丝杠产品的智能化控制和远程监控,提高设备的运行效率和故障预警能力。
2、应用领域拓展与市场需求增长
中国丝杠行业的应用领域将继续拓展,从传统的机床、自动化设备等领域向新能源汽车、轨道交通、航空航天等高端装备制造领域延伸。随着这些新兴产业的快速发展,对丝杠产品的需求将持续增长,为行业带来更大的市场机遇。同时,随着消费者对产品品质和服务要求的提高,丝杠企业还需要不断提升自身的研发能力、生产能力和服务水平,以满足市场的多样化需求。
3、绿色制造与可持续发展
在环保和可持续发展的背景下,中国丝杠行业将积极践行绿色制造理念,采用环保材料和工艺,降低能源消耗和污染物排放。同时,加强废旧丝杠产品的回收和再利用,实现资源的循环利用和产业的可持续发展。这将有助于提升行业的整体竞争力,促进产业的长期稳定发展。
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由于丝杠对精度、强度、耐磨性、可靠性等方面具有较高的要求,这就需要成熟的加工工艺、先进的生产设备、高质量的原材料来支撑,丝杠行业具有较高的壁垒,高端产品主要依靠国外进口,预计未来随着国家政策的支持,丝杠国产化率将不断提高。同时,丝杠下游应用领域十分广泛,预计未来行业发展空间将不断扩大。