報(bào)告出品方：國(guó)金證券

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1.軸承：機(jī)械設(shè)備關(guān)鍵基礎(chǔ)件，制作工藝復(fù)雜壁壘較高

1.1 軸承為裝備制造領(lǐng)域關(guān)鍵基礎(chǔ)件，市場(chǎng)空間巨大，下游應(yīng)用廣泛

軸承是機(jī)械傳動(dòng)軸的支承，是裝備制造領(lǐng)域的關(guān)鍵基礎(chǔ)件，是主機(jī)性能、功能與效率的重要保證，是工業(yè)領(lǐng)域重大裝備的核心部件之一。其主要功能是傳遞力和運(yùn)動(dòng)，減少摩擦損失。

22 年全球軸承市場(chǎng)空間超千億美元，全球八大跨國(guó)軸承企業(yè)占據(jù)全球 70%的市場(chǎng)。從軸承行業(yè)整體來(lái)看，全球市場(chǎng)規(guī)模已超千億美元。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021 年全球軸承市場(chǎng)規(guī)模約 1200億美元，2016-2021 年 CAGR 為 4.4%。中國(guó)軸承行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模保持高速增長(zhǎng)，根據(jù)中國(guó)軸承業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，2021 年軸承行業(yè)市場(chǎng)規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)至 2278 億元，2022 年國(guó)內(nèi)軸承市場(chǎng)空間預(yù)計(jì)突破 2500 億元。

軸承下游應(yīng)用廣泛，在航空航天、軌交、高端機(jī)床、工程機(jī)械等領(lǐng)域扮演重要角色，為主軸、滾珠絲杠、RV 減速器、諧波減速器等產(chǎn)品關(guān)鍵基礎(chǔ)件。

根據(jù)《中國(guó)機(jī)械工業(yè)年鑒 2021》的統(tǒng)計(jì)，21 年軸承下游應(yīng)用集中在汽車、家電、電機(jī)等領(lǐng)域。其中汽車軸承、家電軸承和電機(jī)軸承結(jié)構(gòu)占比較高，分別達(dá) 39%/20%/18%。

1.2 軸承分為滑動(dòng)/滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承應(yīng)用最廣，由軸承套圈、滾動(dòng)體、保持架構(gòu)成

按照運(yùn)動(dòng)元件的摩擦性質(zhì)不同，軸承可分為滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承。滾動(dòng)軸承一般都有內(nèi)圈和外圈，中間裝有滾珠或滾子等滾動(dòng)體，靠滾動(dòng)來(lái)支撐滾動(dòng)負(fù)荷。滑動(dòng)軸承用面來(lái)支持旋轉(zhuǎn)負(fù)荷，有直接滑動(dòng)接觸的情況，也有將流體作為媒體，以一定的膜厚維持滑動(dòng)的情況。將較而言，二者的摩擦形式不同，滾動(dòng)軸承阻力更小，而滑動(dòng)軸承一般應(yīng)用于低速重負(fù)載工況。

滾動(dòng)軸承應(yīng)用最為廣泛，主要由軸承套圈、滾動(dòng)體、保持架、密封裝置構(gòu)成：

1）軸承套圈：軸承套圈是具有一個(gè)或幾個(gè)滾道的向心滾動(dòng)軸承的環(huán)形零件，通常分為外圈、內(nèi)圈。

2）滾動(dòng)體：一般指滾動(dòng)球或滾子，按照形狀分為圓柱形、錐形、球面形、針形幾種。滾珠軸承成本低、結(jié)構(gòu)緊湊，適用于更高的速度和更輕的負(fù)載；而滾子軸承更適用于更重的負(fù)載和沖擊。不同滾子所承受的荷載類型也有差異，其中圓柱滾子軸承一般承受徑向荷載；圓錐滾子軸承可承受組合荷載，多用于機(jī)器主軸；滾針軸承尺寸小，常用于變速箱領(lǐng)域。

3）保持架：用于分隔引導(dǎo)滾動(dòng)體的運(yùn)行元件，為潤(rùn)滑提供空間的同時(shí)防止?jié)L動(dòng)體之間的金屬直接接觸帶來(lái)摩擦和發(fā)熱。保持架用于固定滾動(dòng)體的位置，使?jié)L動(dòng)體以正確恰當(dāng)?shù)奈恢煤烷g隔工作，并不承擔(dān)載荷。

4）密封裝置：用于封住內(nèi)部的油脂和防止粉塵進(jìn)入。

滾動(dòng)軸承按照承受載荷方向、公稱接觸角、滾動(dòng)體形狀不同有較多分類。按承受載荷方向可分成向心軸承和推力軸承，其中向心軸承主要用于承受徑向載荷的滾動(dòng)軸承，其公稱接觸角從 0°到 45°，徑向接觸軸承公稱接觸角為 0°，包括圓柱滾子軸承、滾針軸承；向心角接觸軸承公稱接觸角大于 0°到 45°，包括調(diào)心球軸承、角接觸球軸承、圓錐滾子軸承、調(diào)心滾子軸承等。推力軸承主要用于承受軸向載荷的滾動(dòng)軸承，其公稱接觸角大于 45°到90°，軸向接觸軸承公稱接觸角為 90°，推力角接觸軸承公稱接觸角大于 45°但小于 90°。

按照滾動(dòng)軸承所使用的軸承套圈、滾動(dòng)體、保持架結(jié)構(gòu)不同，分為深溝球軸承、圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承、自動(dòng)調(diào)心滾子軸承、滾針軸承等。

不同軸承結(jié)構(gòu)在相同內(nèi)徑下具有不同的承載能力。深溝球軸承可承受徑向、軸向載荷，適合高轉(zhuǎn)速、低噪音、低振動(dòng)用途；角接觸軸承（向心）球與內(nèi)圈、外圈接觸角越大，軸向載荷的承受能力越大，接觸角越小有利于高速旋轉(zhuǎn)；四點(diǎn)接觸球軸承是一種內(nèi)外圈分離型單列角接觸球軸承，其內(nèi)圈對(duì)中心軸呈垂直平面分成兩部分，可承受組合荷載；推力球軸承由兩個(gè)軸承盤組成，主要吸收軸向力；調(diào)心球軸承內(nèi)圈有兩列溝道，外圈溝道呈球面，球面的曲率中心與軸承中心一致，內(nèi)圈、球及保持架相對(duì)外圈可自由傾斜，因此可以自動(dòng)調(diào)整軸心角度偏差，最適合吸收徑向力。

1.3 軸承鋼材、軸承專用裝備、軸承滾子構(gòu)筑三大核心技術(shù)壁壘

軸承屬于高精度產(chǎn)品，需經(jīng)過復(fù)雜的工藝加工過程。要高效率、低成本地加工出精度高、壽命長(zhǎng)、性能可靠的軸承產(chǎn)品，需要材料科學(xué)、熱處理技術(shù)、精密機(jī)械加工技術(shù)、數(shù)控技術(shù)等多學(xué)科的理論和技術(shù)的支撐。

軸承的具體生產(chǎn)工藝流程：原材料——內(nèi)外圈加工、鋼球或滾子加工、保持架（沖壓或?qū)嶓w）加工——軸承裝配——軸承成品。各部分生產(chǎn)工藝流程如下所示。

1）高端軸承難點(diǎn)——軸承鋼材

國(guó)內(nèi)高端軸承鋼產(chǎn)品與國(guó)外仍存在差距。軸承行業(yè)所使用鋼材主要包括高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、不銹軸承鋼、高溫軸承鋼和中碳軸承鋼，其中高碳鉻軸承鋼在我國(guó)軸承使用消耗量最大，占比達(dá)到 95%。高碳鉻軸承鋼方面，目前興澄特鋼已能按 GB/T182542016 標(biāo)準(zhǔn)第二等級(jí)批量生產(chǎn)，第一等級(jí)特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼也已開始生產(chǎn)和供貨。滲碳軸承鋼、中碳軸承鋼方面，國(guó)產(chǎn)鋼材已達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平；不銹軸承鋼、高溫軸承鋼方面，國(guó)產(chǎn)鋼材的技術(shù)質(zhì)量水平與國(guó)際先進(jìn)水平還有一定差距。

我國(guó)軸承鋼發(fā)展迅速，但仍存在不足。技術(shù)和裝備方面取得實(shí)效，一些優(yōu)勢(shì)特鋼企業(yè)，如江陰興澄特種鋼鐵有限公司，通過引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)的特鋼治煉和軋制裝備以及技術(shù)，使得軸承鋼的治煉和軋制工藝裝備達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。此外，隨著真空脫氣技術(shù)和裝備的應(yīng)用，我國(guó)軸承鋼在純凈度與夾雜物方面的實(shí)物質(zhì)量上了一個(gè)大的臺(tái)階，氧含量由原來(lái)電爐鋼的30-40ppm 下降到真空脫氣模鑄鋼的 5-12ppm 和連鑄鋼的 4-12ppm。然而，國(guó)內(nèi)軸承鋼發(fā)展仍存在基礎(chǔ)研究尚待深入、技術(shù)和裝備稂莠不齊、質(zhì)量控制不嚴(yán)、未形成質(zhì)量監(jiān)督機(jī)制、研發(fā)力度弱等問題。

2）高端軸承難點(diǎn)——磨床與熱處理設(shè)備

磨削加工是軸承生產(chǎn)的關(guān)鍵工序，磨床是核心設(shè)備。磨削加工成本占軸承生產(chǎn)成本的 15%以上，其中，軸承生產(chǎn)過程中所需的磨床數(shù)量占全部金屬切削機(jī)床數(shù)量的 60%左右，生產(chǎn)中所需的磨削加工勞動(dòng)量約占總勞動(dòng)量的 60%。軸承磨削加工包含磨削、超精、研磨等。

制作高端軸承的磨床裝備仍為美日德掌控。國(guó)產(chǎn)高端軸承制造需要高精度、高穩(wěn)定性、高可靠度的機(jī)床裝備，尤其是磨床，德國(guó) Mikrosa（米克羅莎）、德國(guó)利勃海爾、日本光洋株式會(huì)社（無(wú)心磨床），日本東洋（軸承內(nèi)圓磨床）在我國(guó)高精度磨床領(lǐng)域占據(jù)重要份額，掌握頂尖的高速磨削技術(shù)，生產(chǎn)的數(shù)控磨床的外表面磨削砂輪線速度可達(dá)到 120m/s，內(nèi)表面磨削線速度可達(dá)到 60m/s～80m/s，機(jī)床的磨削速度高生產(chǎn)效率也會(huì)提高。

軸承的常規(guī)熱處理包括球化退火、淬火和低溫回火，軸承零件熱處理質(zhì)量的好壞直接影響著后續(xù)加工的質(zhì)量并最終影響到軸承產(chǎn)品的精度、壽命等因素。軸承零件熱處理設(shè)備主要包括加熱設(shè)備（電阻加熱爐、燃?xì)饧訜釥t等）和冷卻設(shè)備（冷卻室、淬火槽、淬火機(jī)床等）。

國(guó)內(nèi)熱處理設(shè)備技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家存在差距。相比較發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)熱處理設(shè)備落后主要表現(xiàn)在自動(dòng)化程度不足、功能不全面、設(shè)備穩(wěn)定性差、熱處理工件質(zhì)量離散性大、信息化程度低、產(chǎn)業(yè)線集成能力不足等方面。以真空真空退火爐有效加熱區(qū)長(zhǎng)度為例，國(guó)外領(lǐng)先水平可達(dá) 30m，我國(guó)水平只有 16m。

3）高端軸承難點(diǎn)——軸承滾子

滾子是軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)承受負(fù)荷的元件，是滾動(dòng)軸承的關(guān)鍵零件，其精度、性能、壽命和可靠性對(duì)成套軸承精度、性能、壽命和可靠性的影響很大。根據(jù)滾子形狀，軸承滾子主要可分為圓錐滾子、圓柱滾子、球面滾子等。

滾子技術(shù)水平的提升和工藝/裝備水平相關(guān)，國(guó)內(nèi)整體來(lái)看和海外水平還有一定差距。參考 JB/T10235-2001 滾動(dòng)軸承圓錐滾子標(biāo)準(zhǔn)與 JB/T4661-2002 滾動(dòng)軸承圓柱滾子標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際引進(jìn)設(shè)備基本能夠達(dá)到Ⅰ級(jí)，而國(guó)產(chǎn)設(shè)備多為Ⅱ、Ⅲ級(jí)。以圓錐滾子基準(zhǔn)端面粗糙度為例，引進(jìn)設(shè)備能夠達(dá)到 0.125 微米，國(guó)產(chǎn)設(shè)備僅能達(dá)到 0.25 微米。

2.軸承在移動(dòng)機(jī)器人旋轉(zhuǎn)、線性驅(qū)動(dòng)中有望大量應(yīng)用，帶來(lái)顯著市場(chǎng)增量

根據(jù)特斯拉 AI Day2022 信息，特斯拉人形機(jī)器人“Optimus”擁有 28 個(gè)身體執(zhí)行器，其中上肢關(guān)節(jié)模組以無(wú)框力矩電機(jī)和諧波減速器為主，下肢腿部采用了無(wú)框電機(jī)與行星絲杠的線性執(zhí)行器，預(yù)計(jì)將帶來(lái)與電機(jī)、減速器、絲杠配套的軸承需求。

2.1 減速器軸承：以交叉滾子軸承為主應(yīng)用在 RV 減速器、諧波減速器上

軸承在工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用上主要與減速器進(jìn)行配套，實(shí)現(xiàn)各類傳動(dòng)。

工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主，等截面薄壁軸承、交叉滾子軸承為最適合工業(yè)機(jī)器人的兩類特殊軸承。工業(yè)機(jī)器人配套軸承需要在有限的空間內(nèi)滿足輕量化和高承載的性能要求，在軸承選擇上更傾向于重量輕、體積小、精度高、壽命長(zhǎng)的薄壁軸承。工業(yè)機(jī)器人專用軸承主要有等截面薄壁軸承、交叉圓柱滾子軸承和減速器用軸承，它們大多采用非標(biāo)準(zhǔn)、多滾動(dòng)體等設(shè)計(jì)原則。其中薄壁交叉圓柱滾子軸承滾子交叉排列，旋轉(zhuǎn)精度高且可承受徑向力、雙向軸向力與傾覆力矩的共同作用，主要用于機(jī)器人手臂等關(guān)節(jié)；等截面薄壁軸承鋼球數(shù)目多，承載能力高，多用于機(jī)器人腰部、肘部等。

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