数控机床作为现代制造业的主流加工设备,其拥有量及其性能水平是国家竞争力的重要标志之一。目前,国内数控机床的水平与发达国家相比技术上存在很大差距,特别是整机的精度和可靠性,不能满足现代加工行业不断增长的需求。同时,由于机床设计过程采用传统方法,选取较大的安全系数,且优化过程没有考虑加工误差等不确定性因素的影响,不仅造成材料资源的浪费,机床的可靠性也得不到保障。为此,在机床优化设计过程中,要进行可靠性研究,从而保证机床的性能。本文以加工轴承套圈的某双轴数控专用机床为研究对象,针对机床存在的重量大的问题,以机床重量最轻为优化目标,采用可靠性优化设计方法,完成了该机床关键部件的可靠性优化设计,具体研究内容如下：(1)分析双轴数控专用机床可靠性优化的问题,确定双轴数控专用机床可靠性优化设计的对象及优化目标,研究优化建模方法,并研究了双轴数控专用机床可靠性优化设计求解策略。(2)双轴数控专用机床为双主轴加工,对不同工况下的主轴部件及副主轴部件受力情况进行研究,并对其进行有限元分析；分析主轴箱及副主轴箱的静动态特性,获得其位移和应力分布云图,分析其安全性,奠定了优化设计的基础。(3)建立主、副轴箱热—结构耦合研究的有限元模型,分析主、副轴箱的温度场分布,实验验证模型的准确性；以主、副轴箱重量最轻为优化目标,集成Isight建立主、副轴箱的多学科可靠性优化数学模型；研究设计变量对优化目标的影响,在满足可靠性的基础上对主、副轴箱进行优化,优化后的主、副轴箱重量减小,可靠性提高。(4)对双轴数控专用车床床身的动态特性进行了分析,基于分析结果,确定优化约束条件,集成Pro/E、ANSYS和Isight,建立床身可靠性优化的数学模型,分析设计变量对固有振动频率的影响,采用遗传算法对床身进行可靠性优化设计,并获得了期望的结果。通过对双轴数控专用机床关键部件的有限元分析及可靠性优化设计,减轻了机床的重量,关键部件的可靠性得到不同程度的提高。本文的优化结果为改进数控机床的结构提供了理论依据。