针对复杂机械系统可靠性评估未考虑可靠性实验故障数据具有多故障模式的不足，建立两重混合威布尔分布模型。为解决可靠性实验小子样故障数据问题，利用模糊聚类的方法实现对故障数据的分类，求得混合威布尔分布的形状参数，以此为基础将混合威布尔分布转换为具有共轭先验分布的混合指数分布。用贝叶斯估计求解混合指数分布各参数值，然后将求得的混合指数分布各参数值转换为混合威布尔分布的各参数值。最后以某型号卧式加工中心为例，求得加工中心的可靠性评估结果。