加工中心作为数控机床中技术含量最高的基础装备之一，其质量的好坏集中体现着一个国家或地区的综合实力和科技发展水平。设计作为加工中心研制过程的最重要环节，是质量的源泉，直接决定着产品质量的高低。为了研究出一种性能稳定性好、可靠性高、适合加工中心且能够快速响应复杂多变的市场需求的设计方法，论文在国家自然科学基金项目和高档数控机床与基础制造装备科技重大专项子课题的支持下，对加工中心设计过程的任务分解、耦合以及耦合解耦等问题进行了系统的研究，对加工中心的设计与开发具有一定的理论指导意义和工程实践应用作用。主要研究内容如下：　　首先，针对加工中心的整机功能是由多个基本动作传递完成的特点，借助于FMA（Function—Motion—Action，FMA）结构化分解方法，将加工中心的设计过程分解为元动作单元的设计以及单元间的连接设计，定义了元动作设计单元，建立了以元动作设计单元为基础的加工中心设计过程。最后以某国产加工中心为例，分析了其基于元动作设计单元的设计过程。　　然后，从设计的角度，针对任意两个元动作单元，建立耦合约束模型，分析耦合的主要类型，进而构建元动作单元间的耦合设计结构矩阵（Design Structure Matrix,DSM）。在此基础上提出了加工中心的解耦技术框架，定义了元动作单元间“硬解耦”和“软解耦”。针对硬解耦可能存在的问题，提出了一种通过有向图理论建立元动作单元聚合集来实现加工中心设计过程软解耦的方法。最后以某国产加工中心中托盘交换架交换工件运动的设计为例，证明了该方法的有效性与可行性。　　最后，针对加工中心元动作单元聚合集，给出了元动作单元间耦合强度的定义、度量指标以及利用三角模糊数层次分析法计算耦合强度的方法和步骤。在此基础上对元动作单元聚合集进行割裂解耦，确定聚合集内部元动作单元的初始设计顺序，从而实现加工中心的设计过程解耦规划，可以加速加工中心的设计与开发。最后以托盘交换架交换工件运动的元动作单元聚合集的割裂解耦为例验证了该方法的有效性和可行性。