数控机床是具有高科技含量的重要基础装备，广泛应用于制造业中并且发挥着巨大的作用，其技术水平直接影响和决定着我国制造业的发展和竞争力。我国是制造业大国，对数控机床的消费需求很大，国产数控机床主要局限于中低端产品，高档数控机床主要依赖于进口，这严重制约了制造业和国防工业的发展。经过20多年的科技攻关，国产数控机床虽然在性能方面得到了一定的提升，取得了很大的进步，但是在可靠性方面仍与国际先进水平存在着相当大的差距，高档数控机床大量依赖进口的局面仍然没有改变。故障率高、可靠性差成为制约国产机床业发展的瓶颈，提高国产数控机床可靠性水平已成为振兴制造装备业的当务之急。论文结合多项《高档数控机床及基础制造装备》科技重大专项项目，以国产某系列卧式加工中心为研究对象，对其故障谱和失效机理进行了深入系统的研究，建立了卧式加工中心的工况谱和载荷谱，为卧式加工中心关键功能部件和整机可靠性试验提供了科学依据，制定了卧式加工中心自动换刀系统和整机可靠性试验方案，并根据试验结果提出了相应的改进措施。论文的主要工作如下：①卧式加工中心故障谱及失效机理分析通过对国产卧式加工中心现场故障数据的收集和分析，分别得到了加工中心整机故障谱和关键功能部件故障谱。运用FTA对加工中心失效机理进行深入系统分析，找出了影响加工中心可靠性的薄弱环节和主要因素，为确定可靠性试验对象和载荷种类提供了现实理论依据。②卧式加工中心工况谱和载荷谱研究对获得的某系列卧式加工中心典型用户的大量加工数据信息进行统计分析处理，得到了国产卧式加工中心的工况谱和载荷谱，包括主轴转速谱、自动换刀系统和托盘交换架交换频率谱、B轴转台负载谱、切削力载荷谱，为确定卧式加工中心可靠性试验方案提供了科学依据。③自动换刀系统可靠性试验技术研究介绍了自动换刀系统的工作原理及其结构，并根据自动换刀系统故障谱和载荷谱制定了自动换刀系统的可靠性强化试验方案，建立起自动换刀系统可靠性试验平台，根据试验结果提出了相应的可靠性改进措施。④加工中心整机可靠性试验技术研究根据加工中心故障率浴盆曲线的研究结论，确定了整机可靠性试验总时间。探索性地提出了以空运转加速试验、切削可靠性试验和主轴加载试验方案为基础的整机可靠性试验方案，最后对试验结果进行了分析，并提出了可靠性改进措施。