大型龙门数控加工中心是电力、船舶、航空航天和高精密仪器等民用和军事工业的关键加工设备。一直以来西方工业发达国家把大型高精密龙门数控加工中心作为战略物资对我国实行禁运,随着工业的发展和需求的激增,我国亟待研制出具备我国自主知识产权的五坐标数控装备。目前国内生产企业,研发能力及经验有限,大部分结构均采用类比、仿制的方式进行设计,从而使机床的加工精度、稳定性以及其它很多性能指标难以达到。综合利用现代设计理论和方法进行整机性能优化设计技术是我国机床制造业急需解决的关键共性技术之一。本文结合吉林省科技厅的资助项目“大型数控机床设计与制造技术研究”(项目编号：20090336),首先通过对国内外大型机床研究现状的对比,了解到目前国内大型机床研发的薄弱环节以及国内外研究的热点问题和难点问题。其次对龙门加工中心的横梁和立柱部件进行结构拓扑优化,得到它们最佳材料分布方式并建立整机的三维模型。然后,对其进行动静态特性分析,求出整机在重力和切削力耦合情况下的静态变形,前5阶模态频率和整机的柔度。最后,以横梁、立柱结构内部筋的厚度作为设计变量,定义质量为约束、以局部位移(主轴刀柄位置)最小化、整机动静态刚度最大化(弹性应变能最小化)和平均固有频率最大化)作为目标函数,对龙门机床整机进行了多工况多目标结构参数优化设计。研究成果在长春二机床研制的XK2425/5L五轴龙门数控加工中心上得以应用,产品已在长春光学精密机械与物理研究所实际应用,实际加工证明：机床具有很好的动静态性能。