人形机器人核心传动精密部件：丝杠产业链分析

人形机器人核心传动精密部件：丝杠产业链分析

随着人形机器人技术的快速发展，其核心传动精密部件丝杠的重要性日益凸显。本文将深入分析丝杠产业链，探讨其在人形机器人中的应用前景，以及国内外丝杠产业的发展现状和政策环境。

丝杠是一种精密的机械装置，它利用螺母、滚柱、丝杆等组件，将旋转动作转化为直线运动，兼具高精度、可逆性和高效率的特点。在人形机器人的设计中，这种机构扮演着至关重要的角色，广泛应用于机器人的手臂、腿部等14个关键部位。

丝杠的类型多样，主要分为滑动丝杠、滚动丝杠和静压丝杠，在机械传动中多有应用场景。滚动丝杠包含滚珠丝杠和行星滚柱丝杠，其中，反向式行星滚柱丝杠因其高承载能力、紧凑的体积、卓越的精度和长久的使用寿命而备受青睐，特斯拉的人形机器人便采用了这种丝杠。

丝杠和减速器作为关键传动部件，直接影响机器人运动的精度和稳定性，对机器人的力量输出和精细控制能力至关重要。在人形机器人即将量产的大背景下，丝杠行业有望快速发展。下面我们顺着丝杠行业产业链线索，了解在国内需求持续扩大的背景下丝杠行业的竞争格局、发展瓶颈及发展趋势。

丝杠产业链图谱分析

从产业链角度来看，滚珠丝杠行业上游主要包括钢材、丝杠、螺母、滚珠等原材料及零部件；中游则是滚珠丝杠的制造环节；下游则涵盖了数控机床、机器人、航空航天、注塑机、智能汽车、智能制造等多个应用领域。这一完整的产业链为滚珠丝杠行业的发展提供了坚实的基础。

丝杠作为机器人硬件端的核心零部件，未来市场空间较大，人形机器人丝杠多用反向式行星滚珠丝杠，其对轻量化、精加工等要求较高，此外量产后需要供应商具备持续降本的能力，因此丝杠环节壁垒较高。

但由于人形机器人丝杠属于新兴赛道，该行业尚无规模较大的供应商，舍弗勒、NSK等外资供应商与贝斯特、新剑传动、北特科技、五洲新春等内资供应商均在推进相关产品的布局，丝杠环节预期差较大。

产业链上游：原材料及核心零部件

上游产业链是丝杠行业发展的基础，滚珠丝杠副行业产业链上游市场参与者为原材料供应商及设备供应商，主要包括钢材、车床/磨床、数控倒角机、钻床、卷板机、热处理设备等。上游环节产业链聚焦于高质量原材料的供应与关键零部件的精密制造。丝杠多采用合金结构钢，而螺母与滚柱则优选高碳铬轴承钢。螺母等核心零部件的加工工艺则需要高度专业化的技术与设备支持。

在原材料方面，上游构件所选用的材料影响滚珠丝杠的高强度、高硬度、高淬透性、耐摩擦性等，良好的微量元素配比能够减少加工流程中的畸变和裂纹，在提高加工效率的同时，能够提高滚珠丝杠的耐磨性和解除疲劳强度以及使用寿命，因此滚珠丝杠存在材料配方壁垒，厂家通常选用综合性能良好的轴承钢、合金钢等作为滚珠丝杠副的原材料。

此外，加工设备也是丝杠行业上游产业链的重要组成部分。高精度、高效率的加工设备是保障丝杠产品质量和生产效率的关键。近年来，随着国内机床制造技术的不断提升，越来越多的国内机床企业开始涉足丝杠加工设备领域，为丝杠行业提供了更加便捷、高效的加工设备选择。

产业链中游：丝杠的设计、生产、销售

产业链中游是行星滚柱丝杠产业链的核心，通过先进的生产技术和严格的质量控制体系，将上游的原材料与零部件转化为高精度、高性能的行星滚柱丝杠产品，为下游应用提供了关键的动力传输与定位解决方案。

丝杠在加工工艺、生产设备、原材料方面具备较高的壁垒。以滚珠丝杠为例，由其在工作时一般承受弯曲、扭转、疲劳和冲击载荷，同时在转动部位又承受较强的摩擦力，这就要求滚珠丝杠在设计、制造时，必须保证其具备表面高硬度和高耐磨性、心部高强韧度以及高的尺寸稳定性。高端滚珠丝杠制造难度大，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。

产业链下游：渠道及具体应用场景

下游产业链是丝杠行业发展的重要推动力。从产业链下游来看，滚珠丝杠是众多机械设备不可或缺的传动元件，从传统的汽车制造、石油天然气开采，到前沿的医疗器械、光学仪器，再到蓬勃发展的工程机械、机器人、自动化生产线及高端机床设备，行星滚柱丝杠凭借其优秀的传动性能与稳定性，成为了众多行业不可或缺的关键部件。

随着制造业的转型升级和智能化水平的提高，智能机器人、数控机床、自动化设备等领域对于高精度、高可靠性丝杠的需求不断增长。这为丝杠行业提供了广阔的市场空间和发展机遇。同时，下游产业的技术进步也对丝杠行业提出了更高的要求。如在人形机器人、高速切削、精密加工等领域，需要丝杠具有更高的速度、精度和稳定性。

丝杠产业进入壁垒

高精度丝杠的壁垒主要集中于生产工艺、加工设备及原材料

丝杠对精度、强度、耐磨性、可靠性等方面有很高要求，主要制备壁垒包括加工工艺、设备、原材料等三方面。螺纹加工、热处理等为核心加工工序，需要深刻knowhow积淀；生产设备主要依赖进口且售价昂贵、交付期长。

——行星滚柱丝杠与滚珠丝杠存在类似的物理构造，二者的螺纹加工方式主要包括磨削加工、旋风铣削、车削、滚压成形等。目前海外巨头通过磨削与滚压成形进行加工，国内主要采用切削方式生产滚柱，采用磨削加工丝杠螺纹。而滚压成形具备较高的技术壁垒，目前全球范围内仅有少数海外厂商能够通过滚压成形实现行星滚柱丝杠的规模量产。

——一致性的螺纹的加工壁垒较高，依赖相关工作人员的技术经验。行星滚柱丝杠通过螺纹牙之间的啮合实现运动及载荷传递，并通过齿轮啮合实现滚柱正确装配，因此螺纹及齿轮的加工精度对其装配、传动及承载特性具备重要影响，而滚柱、丝杠、螺母上高精度、高一致性的螺纹存在较大的加工难度，依赖于仪器操作员与工程师的技术经验。

——热处理对丝杠成品零件的制造质量、精度具有较大影响，需要深刻knowhow积淀。主要分为预备热处理与最终热处理。预备热处理的作用是改善丝杠切削性能、消除残余应力、为最终热处理做准备，而最终热处理的作用是提高螺纹表面硬度及耐磨性。热处理工艺需要深刻knowhow积淀，国内厂商近年来已取得一定进步，但在工艺参数选择等方面仍与海外有一定差距，导致丝杠的精度及可靠性落后于海外。

——行星滚柱丝杠制备的核心设备包括高精度螺纹磨床等，依赖进口且造价昂贵、交付周期长。行星滚柱丝杠已有成熟制备方案，核心设备包括旋风铣设备、螺纹磨床等，主要依赖进口且造价昂贵。由于相关生产设备售价高昂，且交付期较长，因此具备较强资金实力、在丝杠行业布局较早的公司或具备一定优势。

——滚珠丝杠常采用GCr15高碳铬轴承钢作为原材料。滚珠丝杠在工作时承受复杂的交变载荷、交变应力的作用，易产生弯曲扭转组合变形，因此滚珠丝杠的滚道、轴颈必须具备高精度、高强度、高刚度、强耐磨性等良好的工程力学性能。

——行星滚柱丝杠的丝杠/螺母与滚柱分别选取合金结构钢50CrMo4/GCr15高碳铬轴承钢作为原材料。在行星滚柱丝杠的运行过程中，丝杠螺母滚柱的螺纹滚道会受到连续、周期、频繁的振动及摩擦，导致丝杠工件由于工作温度升高而出现滚道磨损、热变形等失效形式，因此需要选取硬度高、耐磨性强、承载力强及温度适应性良好的材料，还需要考虑材料的切削性能及经济性。

国内在丝杠领域研究起步较晚，高端丝杠较海外差距显著

国内关于行星滚柱丝杠的研究起步较晚，国内企业尽管已实现小批量量产，但产品参数及品种均落后于海外，尚处于初级阶段。国内关于行星滚柱丝杠的研究起步于20世纪90年代，学界从结构设计、运动分析、接触特性等方面进行相关研究并收获一定成果。目前的基础理论研究仍处于初步阶段，尚未形成系统理论成果，在传动效率、性能分析、试验研究等方面的研究相对不足，因此尽管如博特精工、优励聂夫、扬州众孚等公司均已实现行星滚柱丝杠的小批量生产，但在传动效率、承载能力、精度、寿命、尺寸、生产一致性等指标上落后于海外，产品品种及应用范围也显著小于国外。

国内丝杠产业分布地图

全球市场来看，目前全球主要的滚珠丝杠厂商有NSK、THK、SKF、德国博世力士乐、舍弗勒等，CR5市占率达到约46%，主要来自欧洲和日本，两者的滚珠丝杠企业占据了全球约70%的市场份额。

国内市场来看，中高端滚珠/滚柱丝杠市场比较集中，主要由德国和日本企业占据，THK、NSK、力士乐等国际企业可以占据高端市场90%的市场份额，而中国企业主要活跃在中低端市场，主要原因在于国内滚动部件制造厂商众多， 但许多正在研发的企业处于未上市阶段，且多数仅具备单件生产能力，和海外大规模量产企业仍有较大差距。

从国内产业链区域分布来看，滚柱丝杠厂商主要分布在我国东部地区，而江苏、浙江的滚柱丝杠产业链较为完整，涵盖上游原材料与零部件供应、下游机器人与机床设备应用等环节。国内滚珠丝杠厂商主要有中国台湾HIWIN、银泰，中国大陆南京工艺、秦川机床等。

最新产业相关政策

近年来，工信部等部委相继出台了一系列政策，旨在推动高端装备制造业的发展，为滚珠丝杠行业提供了强有力的政策支撑：

2024年1月，工业和信息化部、教育部等七部门联合发布了《关于推动未来产业创新发展的实施意见》。这一文件针对人形机器人、量子计算机等未来产业的标志性产品，提出了具体的创新发展战略部署。通过跨部门协作，共同推动未来产业的创新发展，加速人形机器人等关键技术的突破和应用。

2023年10月，工业和信息化部正式发布了《人形机器人创新发展指导意见》，这一重要文件从国家部委层面再次确认了人形机器人在我国科技和产业战略中的重要地位。人形机器人，已然成为当下科技竞争的新焦点、未来产业的新领域、经济发展的新动力，其巨大的发展潜力和广阔的应用前景备受瞩目。

2023年6月，工信部等五部门发布《制造业可靠性提升实施意见》，以提升制造业可靠性水平，实现制造业高质量发展。其中，重点提升工业母机用滚珠丝杠、导轨、主轴等机械器件，农业机械以及工业机器人的关键专用基础零部件和高端轴承、精密齿轮、高强度紧固件、高性能密封件等通用基础零部件的可靠性水平;提升铸、锻、焊、热处理等基础工艺水平。

2023年4月，工业和信息化部等三部委发布《关于推动铸造和锻压行业高质量发展的指导意见》，提出到2025年，铸造和锻压行业总体水平京一部提高，保障装备制造业产业链安全稳定的能力明显增强。产业结构更趋合理，产业布局与生产要素更加协同。

2023年2月，工业和信息化部等七部门发布《智能检测装备产业发展行动计划（2023-2025年）》，提出到2025年，智能检测技术基本满足用户领域制造工艺需求，核心零部件，专用软件和整机装备供给能力显著提升，重点领域智能检测装备示范带动和规模应用成效明显，产业生态初步形成，基本满足智能制造发展需求。