创新设计是指采用新技术、新原理、新机构和非常规方法进行的设计，使得所设计的产品在整体或局部是前所未有或前所未知的。只有创新设计才能产生真正具有市场竞争力的创新产品。近年来复合加工中心作为一类新型数控机床倍受人们的关注和重视，论文在具有加工功能复合、粗精加工机构复合、并联与串联原理复合特点的新型复合加工中心的新原理、新机构及虚拟样机仿真软件的开发等方面进行了较为全面的、系统的、深入的并具有一定创新意义的理论和试验研究。 论文主要研究的内容如下： 1．论文在对现有的车铣复合加工中心和并联机器人研究分析基础上，创新设计开发出一种全新型11轴6联动复合加工中心，该加工中心具有车铣磨加工功能、粗精加工机构、串联与并联原理混合等特点。 2．研究开发了一种过导向粗精加工机构复合与独立使用的机构模式，精加工机构具有3—5个运动轴，加工时粗精机构独立工作，提高了精加工的精度保持性；粗加工机构又可带动精加工机构移动，扩大了精加工机构的使用范围；过导向原理提高了粗加工机构的抗颠覆力矩的能力。 3．将并联原理引入到车铣磨复合加工中心的创新设计，提出了一种3-PRS三轴并联运动和包含车削C轴的三轴串联运动相结合的串并联复合模式；推导了其3-PRS并联机构的静、动力学逆解，并作了仿真：对3-PRS并联机构的奇异位姿进行了求解，并提出了避免的结构方案；对由搜索得到的3-PRS并联机构的可达工作空间，提出了伪象限方法并借助于三维CAD软件生成了该可达工作空间的三维实体；提出了一种剖切方法对3-PRS并联机构的可达工作空间进行研究得到了该工作空间内的姿态分布。 4．提出了一种空间倾角配置方法，克服了并联机构转动范围小的缺点，研究开发出一种可实现立卧加工的新型3-PRS三轴并联原理主轴头部件，并进行了精度试验。 5．提出了一种过约束滚滑复合原理的新型被动关节，兼有刚度高、精度稳定性好的特点，应用虚拟样机技术对并联机构中的被动关节进行设计和优化，并通过试验和应用进行了验证考核。 6．开发出一种虚拟样机仿真软件——虚拟加工过程仿真软件，在该系统中可以完成创新开发机床的整体建模、各轴行程设定、读入NC代码、执行实时切削过程仿真、实时显示切削过程及最终