数控机床作为基础制造装备业的关键核心装备,代表着国家先进制造业的发展水平。现阶段,国产数控机床在加工精度、速度、多轴联动及复合加工等方面取得长足进步,但国产数控机床的性能稳定性和可靠性水平普遍偏低。产品的固有可靠性首先是由设计决定,而载荷谱是完成数控机床整机及关键功能部件可靠性设计的客观依据。因此,科学准确地编制数控机床载荷谱具有重要的理论意义和工程应用价值。本文以国产典型加工中心产品为研究对象,针对数控机床载荷谱编制过程中典型测试工况的选取方法、载荷数据获取及预处理、载荷谱参数外推方法等内容展开了系统探究,论文的主要研究工作如下:（1）依据典型性、真实性和全面性的现场试验数据采集原则,获取机床用户企业的原始工艺数据。充分考虑经济成本及实验室切削测试试验要求的条件下,提出了基于模糊聚类分析的典型测试工况的选取方法,充分考虑了工艺参数间模糊性与潜在关系,通过引入F统计量确定了最佳λ阈值,从而得到了模糊聚类的最佳分类簇数。为获取典型测试工况下的载荷时间历程,搭建了加工中心实验室载荷测试系统,并开展了实验室载荷切削测试试验。（2）为减少切削载荷信号中异常值点、趋势项、随机噪声等因素对所编制载荷谱精度的影响,充分考虑切削载荷数据的局部特征,采用LOF算法对数据的局部异常值进行剔除,并采用EMD与KF融合算法对切削载荷信号中的趋势项和随机噪声进行处理。为进一步将加工中心的载荷谱应用于主轴的可靠性试验,对切削载荷中的径向力Ff进行时域重构,为加工中心切削载荷谱的编制提供了数据基础。（3）为了使实验室切削试验获取典型工况下的载荷时间历程与实际工况中时间占比相同,采用MCMC时域载荷扩展算法对原始载荷时域信号进行了重构;通过雨流计数法获取了加工中心载荷均幅值的多工况合成雨流矩阵。根据载荷数据的均幅值统计分布规律,建立了载荷均幅值的混合威布尔分布模型;通过引入灰色关联度目标函数,利用PSO算法迭代获取模型参数的初始值,进而采用EM算法进行混合威布尔分布模型的准确参数辨识;采用PROMETHEE理论获取多重混合威布尔分布备选模型的完全优先关系,确定了混合威布尔分布的基本函数个数;提出采用混合Copula函数建立载荷均幅值的联合分布函数,从而实现了对切削载荷的参数外推。为指导数控机床的可靠性试验,编制了切削载荷的八级程序加载谱。（4）在编制二维程序加载谱的基础上,制定了基于载荷谱的加工中心主轴可靠性试验方案。提出了加工中心主轴可靠性试验相关注意事项,并推导出抽样样本容量、置信度与可靠性试验时间的数学模型,确定主轴可靠性试验的试验周期,并给出了基于二维程序加载谱的加工中心主轴可靠性试验相关流程。