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针对数控加工中心故障诊断维修过程耗时长、成本高的现状，本文以元动作单元(Meta-action Unit，MU)为基础，建立包括专家知识库、状态监测和故障诊断的故障诊断体系，并对故障诊断方法进行了重点研究。 故障诊断是面向动态加工过程故障分析方法，因此，本章首先对产品进行“功能-运动-动作”结构化分解，得到故障分析目标对象——元动作单元，并对元动作单元的运动参数构建模型，为后续定量故障诊断奠定基础;以加工中心刀库选刀运动为实例进行了结构化分解，得到选刀运动FMA分解树，验证了该方法的可行性。为能够准确诊断故障，论文给出了元动作单元故障的定义，并对故障发生机理进行了深入分析，理清了故障应力、故障机制和故障模式之间的映射关系。最后，针对元动作单元构成要素特点，对元动作单元故障模式进行了聚类分析，并给出故障模式可能的原因。 模糊故障诊断技术研究。提出了基于模糊集理论的元动作单元故障诊断方法和基于MDG-SDG的元动作单元的故障诊断方法，前者应用模糊理论对单个元动作单元故障进行诊断，建立了模糊元动作故障诊断模型，并给出了诊断实例;后者将MDG-SDG模型与SDG模糊定量诊断结合，对多个元动作单元信息属性进行了映射，并对映射变量进行监测，能够得到更准确定量信息，为复杂机电产品故障诊断提供了更多的定量信息，实例分析证明，对于运动功能型机电产品，该方法能够得到更为准确的故障诊断结果。 故障监测与诊断体系构建。为减少加工中心故障，提高产品可靠性水平，构建了包括专家知识库、状态监测技术和故障匹配技术的故障监测与诊断体系。专家知识库是故障信息存储的向量空间，知识库中存储了每个元动作单元故障树所有节点的故障集，及故障对应的维修知识集，是进行定性故障诊断的基础，专家知识库在应用过程中不断优化完善;根据元动作单元类型，将故障监测分为转动元动作单元的转矩监测和移动元动作单元的位移监测，并对监测数据进行融合处理，合理剔除数据;本章给出了定性诊断方法—基于元动作单元故障树分析的故障匹配，将故障现象描述与故障树信息知识库中的所有信息元素进行匹配，并根据规则推理方法对故障原因进行提取。最后进行元动作单元故障匹配编程，实现MATLAB程序对故障进行匹配。