本发明提供一种电主轴螺旋冷却水套的可靠性优化设计方法，涉及机床主轴冷却结构参数优化技术领域。该方法首先建立电主轴热误差模型，得到螺旋冷却水套配置对电主轴热误差的影响。然后结合克里金代理模型与蒙特卡洛法分析了不确定因素对电主轴热误差的影响，建立了基于可靠性的优化模型，以获得最佳的冷却水套配置。在可靠性优化模型中，以冷却水套的体积和通入水流量作为目标函数，将冷却水套的定型定位尺寸进行合理约束，将不等式约束集归一化为惩罚函数，采用智能优化算法对可靠性优化问题进行求解以获得最佳的冷却水套配置。该方法得到的冷却水套配置满足电主轴加工可靠性要求，水套的体积大幅度降低，减少了冷却水套的制造成本。