近年来,作为机、电、液、控一体化的工作母机,数控机床在国家工业化进程中的地位日益提升。虽然我国在数控机床产品的质量及可靠性水平提高方面做出了巨大的努力,但与发达国家的机床产品相比,我国在机床的设计、生产、质量控制和创新等方面,仍有很大的差距。由于数控机床产品结构复杂,零部件繁多,工作状况多变,且可靠性研究工作起步较晚,相关的可靠性数据又严重缺乏,机床的可靠性问题一度成为国内外学者们研究的重点和难点。本文在国家“高档数控机床与基础制造设备”科技重大专项“中高档国产数控磨床可靠性规模化提升工程”项目的支持下,以国产数控磨床及其关键功能部件为研究对象,对其可靠性设计体系及相关关键技术进行了研究,为数控机床的可靠性研究提供了新的研究思路与方法,且易于运用到工程实践,从而从根本上提升国产数控机床的可靠性水平和市场竞争力。本文主要研究内容如下:①结合数控机床产品设计与开发流程,集成了可靠性建模、可靠性预计与分配、可靠性分析以及可靠性试验等技术,构建了数控机床产品的可靠性设计体系框架,并通过可靠性数据库来实现与产品工程设计之间的数据反馈和信息共享。②针对数控机床在设计初期,可靠性数据严重缺乏,影响可靠性预计的因素较为复杂且具有较强模糊性等问题,提出一种基于Vague集的可靠性模糊综合预计方法。在数控机床系统级的可靠性GO图模型的基础上,利用VSA模型对设计初期数控机床的可靠性进行定量分析与预计,并通过实例验证了所提方法的简便性和有效性。③针对影响可靠性分配的因素不确定性的特点及其影响程度也存在模糊性的特点,提出一种将熵权法与模糊层次分析法相结合的组合赋权法来进行可靠性分配。以数控磨床整机为例,采用主客观组合赋权分配法,将求得的各系统的可靠性分配结果与已积累的数据进行对比,验证了所提方法的有效性和适用性。④针对数控机床的故障模式、影响及危害性分析中的风险评估问题,论文建立了改进的风险优先函数模型,考虑风险因子的相对权重、故障关联度以及专家的相对权重,并基于区间分析法以及灰色关联理论进行风险评估。最后以实例和与传统RPN方法的对比,凸显了本文所提方法的可行性和正确性。