本发明公开一种立式五轴加工中心立柱结构及其优化设计方法，其中，优化设计方法包括分析立柱的功能、特点和设计要求，在立柱前面板设计三条水平设置的导轨，在下面两根导轨之间设有一电机丝杆机构安装槽，将立柱整体设计为箱型内部加筋结构；对立柱进行减重优化，设计立柱外板和筋板开孔方式和分布；采用响应面优化法对立柱内部筋板进行布局优化，设计抗弯刚性优良的内部筋板布局；再对立柱根部加固，最后采用有限元法对立柱的刚性进行分析验证，直至获得的立柱结构符合要求。采用本发明的优化设计方法进行立柱的优化设计，获得的立柱整体结构简单，实用性强，并且刚性好，重量轻，抗弯性能符合要求，应用在立式五轴加工中心上能提高加工精度。