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五轴数控机床可以实现高精密度复杂曲面的加工，对一个国家的国防、科研等行业有着举足轻重的影响力。加工精度是衡量机床工作性能的重要指标之一，为此本文围绕如何进行机床加工误差预测以及如何根据已有的加工缺陷进行机床几何误差溯源等工作开展了机床运动误差建模、机床三个平动轴和两个旋转轴的误差辨识、引起加工缺陷的误差溯源等研究工作，并进行了仿真和实验验证。 多体系统理论在分析机械系统运动机理和动力机理时具有很好通用性和系统性。本文对多体系统误差理论进行了深入分析，以基本的相邻典型体为研究对象，分析并描述了相邻运动体间以及某点在定坐标系的相互转换关系，建立了相邻体间的包含几何误差的运动学方程。为后文开展数控机床误差建模工作奠定了理论基础。 本文以DMU60P型非正交五轴数控机床为例，对机床基本结构、主要零部件的运动机理进行深入分析的基础上，列出了五轴数控机床存在的几何误差，然后结合多体系统理论具体实现了机床多体系统的表达、各个体坐标系的确定、相邻体间矩阵的确定以及运动约束方程的建立进行了具体的说明建立了包含机床几何误差的运动模型，结合精加工要求，推导出了刀具位置点和刀具姿态的相对运动约束方程，为数控指令修正提供了理论基础。 本文根据非正交五轴数控机床的结构特点，一方面采用9线法实现了三个运动轴存在的共计21项几何误差。另一方面将多体系统误差分析方法应用到DMU60P型非正交五轴数控机床误差辨识的建模全过程当中，在对分别安装在刀具和工作台上的球杆仪两端小球的运动位置表达式的深入分析后，有针对性的设计了7种共计14次数据测量，全面实现了旋转轴C轴和斜转轴B轴各12项包含静态误差和动态误差的辨识，为当今旋转轴误差辨识方面非正交五轴数控机床的斜转轴辨识研究较少的情况提供了一套可行的测量方法。 本文开展了基于“S”形加工样件加工缺陷的机床误差溯源研究。采用三次B样条曲面对“S”形样件加工缺陷进行数学表征，并逆向推导出了“S”形样件加工缺陷处对应的刀具中心的实际位置，求解出了实际加工曲面到机床刀具的映射关系。同时利用多体系统误差分析理论建立了机床加工缺陷生成模型，并从机床角度求解出了缺陷处误差的表达方程。在“S”形样件缺陷产生的位置处，根据误差参数的灵敏度及其实测值计算各项误差参数对加工缺陷的贡献并进行排序，确定出了对加工缺陷影响较大的误差参数。