数控机床作为现代制造业的基础支撑装备,其性能和可靠性水平对国家制造业的发展有着很大的影响。而国产机床行业,特别是高端数控机床,在可靠性方面与国外数控机床仍存在差距,这便导致国内高端数控机床市场长期被国外机床占领,因此提高国产数控机床的可靠性水平迫在眉睫。数控机床的设计与制造过程不够系统,是导致国内机床性能和可靠性低下的原因之一。本文在国家重大科技专项的支持下,以国内五轴高端数控机床为研究对象,设计了一台具有高转速、高精度、高可靠性等优点的五轴联动加工中心,并对机床移动部件进行结构灵敏度分析与优化设计,最后针对加工中心装配过程进行了可靠性评价,最终形成了一套适用于小型加工中心的设计流程。论文的主要研究内容如下:（1）论述了当前国内外数控机床可靠性分析结构优化以及可靠性评价的发展现状,对机床布局设计、机床装配过程可靠性评价、机床结构灵敏度分析进行了综述。针对现阶段我国五轴数控机床设计方面存在的问题,总结了五轴加工中心的设计技术路线。（2）总结了国内外机床的设计准则,对机床进行了总体布局的设计。并对机床的主要零部件（电主轴、伺服电机和滚珠丝杠）进行了选型计算:结合机床实际工况计算选取合适的电主轴,根据负载惯量与电机惯量匹配、电机负载数据选取了电机型号。最后通过软件CATIA建立了五轴数控加工中心的三维样机模型。（3）对横梁以及床身部分进行有限元分析,通过分析得到机床床身和横梁的强度、刚度和模态等结构参数。针对机床中的主要移动部件--横梁,进行了灵敏度分析,得到了在显著水平为0.025的情况下,各设计变量对横梁强度和可靠性的影响程度及次序。参考灵敏度分析结果,借助ISIGHT软件集成ANSYS和solidworks软件,构建了以横梁最大变形、最大应力和最大质量为约束条件,横梁质量为优化目标的优化模型,利用最优拉丁超立方抽样抽取设计变量的样本点,建立了响应面模型,并采用遗传算法进行寻优计算,证明了该优化方法的有效性。（4）针对机床设计加工完成后的装配过程,进行可靠性评价。选取本台机床的装配过程和两套常规铣床的装配过程共三套方案,建立基于TOPSIS的数控机床装配方案评价模型,利用专家评估法和熵权法结合的组合赋权法求得各指标的权重,得到三种方案的优劣排序,从而得到最优的装配方案。