加工中心是复杂的机电一体化产品，是先进制造技术的基础装备，其技术是衡量一个国家制造业水平的重要标志。随着我国机床制造技术的发展和相关高新技术的引入，加工中心的性能有很大的提高，但可靠性问题成为困扰加工中心发展的主要问题之一，严重影响了在国内外市场竞争中的声誉。　　 本文结合国家项目，以国产加工中心为研究对象，研究制定了可靠性数据采集原则、规范、故障记录表，深入某国产机床生产单位收集可靠性试验数据；由试验数据计算得到相邻故障的间隔时间，利用粗大误差的灰色包络判别法剔除故障数据中的异常数据，然后再建立加工中心的故障间隔时间分布数学模型，以提高数学模型的精度。经过数据的初步分析，采用威布尔分布模型，进行两参数威布尔分布模型的参数估计，并进行假设检验。同时建立三参数威布尔分布模型，首次采用基于自适应遗传算法的相关系数优化法进行了三参数威布尔分布模型位置参数的估计。通过灰关联分析计算试验数据与两参数威布尔分布和三参数威布尔分布的关联度，依据各自关联度的大小，最终确定三参数威布尔分布模型是最佳分布模型。　　 本文对加工中心最常用的评价指标平均无故障工作时间MTBF进行了评估，分析计算得到平均无故障工作时间的观测值，三参数威布尔分布模型的点估计、区间估计。　　 应用故障模式影响及危害性分析(FMECA)方法对加工中心进行故障分析，对加工中心故障的分析从两个方面着手。通过对加工中心整机进行故障模式、故障部位和故障原因的分析，找出高频故障发生部位及子系统，并对这些高频故障发生部位及子系统进一步深入进行故障模式、故障原因以及故障影响的分析。通过危害度分析，找出影响整个系统可靠性的薄弱环节，摸清这些薄弱环节发生故障的主要原因，为设计制作部门指明方向，为机床使用单位完善数控机床维修、管理制度提供依据。分析表明，CNC系统的危害度最高，对该加工中心的可靠性的影响最大，同时刀库和电气系统危害度也较高，均是薄弱环节，其次是冷却系统、伺服系统、Z轴进给系统、机械手。　　 在总结经验和故障分析的基础上，进行了可靠性改进设计的研究，从结构设计、工艺、关键工序等方面提出可靠性改进指导意见，提出了对配套件、外购件的质量优选以及子系统的可靠性改进措施，并将各项改进措施反馈给生产厂家，在新型加工中心的生产中得到应用。　　 根据基于性能退化可靠性评估的理念开展了可靠性改进后的新型加工中心实验室可靠性试验，以加工中心轴线定位精度和重复定位精度为性能退化特征量，利用灰色理论建立了性能退化数学模型，推算得到伪失效寿命。利用威伯斯先验法，以最小伪失效寿命为模型特征寿命，评估得到加工中心平均寿命为911.95小时。