随着我国航空航天事业的发展,对其相关领域生产设备的研究也越来越多,为保持我国在航空航天领域的领先优势,打破国外技术的封锁,需要对航天设备中的某些专用零部件,研究和制造专用的加工设备。本文研究的数控软片裁片机是为加工某航天设备中的隔热软片而设计的,因所加工的软片尺寸、精度要求,刀架需要有较大跨度的移动空间和较高的运动精度,所以选用在机床的设计中应用十分广泛的龙门结构作为承载刀架及连接机构的载体,并对该龙门结构的变形特性进行分析和对其行进过程进行同步控制,本文的主要研究内容包括:（1）针对龙门结构静态下的弯曲变形和扭转变形,推导出龙门结构危险工况下的理论变形公式,求出具体的理论变形值,之后在ANSYS中建立其有限元模型,求解最大变形值与理论计算互相校验。分析了龙门结构行进过程中可能发生的双边不同步现象而导致的位移偏差对整体变形的影响。（2）基于APDL语言进行参数化建模,针对龙门结构的变形进行优化改进。以龙门结构的质量和抗弯、抗扭强度为优化目标,设计满足要求的强度条件和变形条件,采用零阶优化方法和一阶优化方法,分析不同的变量和目标函数,进行两次优化,分析优化结果,给出最优解的变形图和等效应力图,与未优化的原结构作对比,得出变形更小,重量更轻的龙门结构。（3）针对外扰情况下龙门结构的行进不同步现象,建立了数控软片裁片机龙门结构的动力学模型,首先采用PID控制方法,调出最优的P、I、D参数和前馈参数,得到双边驱动电机的角度、速度误差图;接下来针对PID控制的不足之处设计了滑模变结构控制器,采用交叉耦合控制方法,通过MATLAB-Simulink进行仿真,设计出响应迅速,双边驱动电机的角度、速度误差很小,并改善了抖振现象且抗干扰能力强的控制律,讨论了被控系统的死区特性,对比两种控制方法后,选择了控制精度更高,鲁棒性更好的滑模变结构控制,之后通过实验验证了滑模变结构控制在实际应用中的良好效果。