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冷锻,正在卡住人形机器人的脖子
发布日期: 2026-05-09 11:32:23

冷锻,正在卡住人形机器人的脖子

1、行业发展综述

冷锻工艺是在室温下利用高压模具对金属坯料施加压力,使其发生塑性流动并直接成形为精密零部件(如螺纹、齿轮、轴类等)的无屑加工技术。其本质是金属塑性成形,区别于切削、磨削等去除加工,也不同于需要加热的热锻或温锻。

当前冷锻工艺在传统汽车、工程机械领域已高度成熟,竞争激烈。在机器人领域,行星滚柱丝杠的冷锻成形仍处于工艺验证与小批量试制阶段,尚未形成标准化大规模生产。国内已形成从材料、模具、设备到刀具的完整产业链,但高端滚压机(用于螺纹滚压)仍依赖进口品牌,国产替代正处于样机测试与客户认证窗口期。

“十四五”以来,《“十四五”智能制造发展规划》《“十四五”机器人产业发展规划》明确支持精密成形技术。2023年工信部发布《人形机器人创新发展指导意见》,要求确保核心部组件安全供给。2023年工信部等三部委《关于推动铸造和锻压行业高质量发展的指导意见》明确提出发展精密冷锻工艺。2025年中央经济工作会议部署“以科技创新引领新质生产力”,深化“人工智能+”。2026年“十五五”规划纲要正式发布,将具身智能定位为未来产业、机器人列为战略性新兴产业,要求突破关键零部件和基础工艺。冷锻作为高材料利用率、低能耗的绿色成形技术,与上述政策高度契合。

2、产业链总结及影响

(1)产业链简版

上游(原材料、模具、设备、润滑剂)→ 中游(冷锻件制造:工艺设计、成形、热处理、精加工)→ 下游(汽车、机器人、工程机械、风电、航空航天等整机及零部件应用)

(2)上游对行业的影响

上游包括特种钢材、硬质合金模具、冷锻设备(冷镦机、滚丝机、滚压机)以及润滑剂。钢材的纯净度与球化退火质量直接决定冷锻成形极限——非金属夹杂物会导致开裂;国产高端冷镦钢(如中信特钢、宝武特冶)质量提升,降低了进口依赖。模具是核心技术壁垒,硬质合金和涂层工艺(AlCrN、TiAlN)影响模具寿命,国产模具寿命现可达数万件,但百万级量产仍依赖进口模具钢。设备端,高端数控滚压机(用于螺纹滚压)目前主要从宝飞螺、肯尼福等进口,单台造价高昂,制约了小企业进入。一旦国产设备(思进智能等在研)突破并通过客户验证,将大幅降低产线投资门槛,催生大量新产能。

(3)下游对行业的影响

汽车行业是冷锻的传统基本盘。电动化趋势下,发动机、变速箱中的冷锻件(气门、齿轮等)需求下降,但电机轴、电池连接件、轻量化结构件等新冷锻件需求上升,整体用量保持稳定。机器人行业是核心增量引擎。人形机器人单台需多根行星滚柱丝杠及关节轴承,且承受频繁启停和冲击载荷,冷锻的金属流线连续特性正好满足使用寿命要求。当前,冷锻在丝杠领域仍处于小批量验证阶段;一旦人形机器人年产量突破十万台阈值,冷锻将凭借效率与成本优势快速替代磨削,成为主流工艺。工程机械和风电行业周期性较强,但冷锻件渗透率持续提升(替代铸造和热锻),提供稳定补充。

3、行业竞争格局

国内冷锻行业呈“金字塔”结构:塔尖为少数具备全产业链能力(材料处理、模具自制、设备开发、产品制造)的企业,如新坐标;塔身为各细分领域龙头,如精锻科技(汽车差速器齿轮)、三维大通(电机轴、液压阀体);塔基为大量中小规模冷锻厂,集中在长三角、珠三角、华北等产业集群,主要为汽车、五金行业配套。在机器人丝杠这一新兴赛道,目前尚无绝对领导者,各企业处于专利布局、样件送测和小批量试制阶段。外资品牌(如德国宝飞螺、日本阪村)在高端设备和部分精密冷锻件上仍占据高端市场份额,但国产替代趋势明确。

冷锻工艺行业主要企业/玩家

资料来源:普华有策

4、发展趋势

(1)工艺复合化:冷锻+超精磨削/硬车削

冷锻虽能直接成形螺纹和齿形,但最终精度和表面粗糙度(尤其对于C3级以上精密丝杠)仍需要超精加工。未来趋势是“冷锻粗成形+硬车削/磨削精加工”的复合工艺路线,即利用冷锻高效获得毛坯和接近最终形状,再用少量精加工达到C2级以上精度。这样既保持了冷锻的金属流线优势和材料利用率,又弥补了其尺寸精度极限。复合工艺将成为高端丝杠制造的标准范式。

(2)设备智能化与产线数字化

新一代冷锻设备将集成力-位移监控、在线尺寸检测、模具温度传感、自动补偿等功能,实现闭环控制。产线层面,通过与MES(制造执行系统)打通,实现生产数据实时上传、模具寿命预测、设备预见性维护。2025年后,国家推动“数字化转型城市试点”,冷锻企业有望获得技改补贴。智能化升级将显著降低人工依赖、提升良品率,尤其适合人形机器人丝杠对一致性要求极高的场景。

(3)材料轻量化与高强化

机器人对重量敏感,冷锻工艺正从传统钢材向高强铝合金、钛合金、甚至镁合金拓展。铝合金冷锻需要解决粘模问题,目前通过纳米涂层模具和专用润滑剂取得突破。同时,超高强度钢(抗拉强度>1500MPa)的冷锻技术也在研发中,用于制造更小截面的高承载部件。材料轻量化将扩大冷锻在机器人、无人机、电动飞行器(eVTOL)等新场景的应用边界。

(4)模具标准化与快速换型

针对行星滚柱丝杠、滚珠丝杠、关节轴承等典型零件,行业将逐步形成模块化模具设计库和标准接口。通过快速换型技术,同一台滚压机可在数十分钟内切换生产不同规格的丝杠,提升设备综合利用率(OEE)。这对于人形机器人尚未完全定型、需要频繁设计迭代的阶段尤其重要。标准化也将降低模具制造成本,使中小批量生产更具经济性。

(5)绿色制造成为准入门槛

传统冷锻前处理需要磷化+皂化,会产生含磷废水。随着环保政策收紧,无磷润滑剂、物理气相沉积(PVD)涂层替代技术、废水零排放工艺逐步推广。“十五五”规划纲要明确要求制造业单位增加值能耗再降低一定比例,并扩大碳市场覆盖范围。冷锻虽本身是绿色工艺,但辅助工序若不达标将面临限产。因此,头部企业正投资建设绿色产线,这拉大了与中小企业的成本差距,加速行业集中度提升。

北京普华有策信息咨询有限公司《2026-2032年冷锻工艺行业专项调研及前景趋势预判报告》聚焦冷锻工艺在机器人传动部件领域的技术价值与产业化前景。首先明确冷锻的定义、工艺原理,梳理其从军工起步到汽车普及、再到机器人新赛道的演变历程。结合“十四五”以来至2026年4月的产业政策、“十五五”规划纲要、2025年中央经济工作会议及2026年两会精神,评估政策对精密成形及机器人核心部件的扶持力度。深入分析冷锻相较于传统磨削在强度、效率、成本上的综合优势,以及在行星滚柱丝杠、关节轴承上的应用拐点。产业链层面,解析上游材料模具、中游设备刀具、下游整机制造的协同关系及各自影响。竞争格局聚焦新坐标、思进智能、恒锋工具等国内领先企业的特色定位。最后,结合AI赋能制造、人形机器人量产新场景、绿色制造要求,提炼核心驱动因素、发展趋势、主要壁垒,并给出机遇与挑战分析,为行业参与者提供决策参考。