本文针对结构优化展开研究，对立柱以及床身动、静态特性进行了分析并展开了优化设计研究。主要研究工作包括：（1）介绍了机床优化发展情况，对于有限元理论及优化原则进行了介绍。（2）对某加工中心进行整机CAD建模，基于其实际加工情况对其主要部件的受力进行了计算，对其立柱与床身进行了动、静态计算。（3）利用变量化分析的方法，研究了元结构和框架尺寸的结构形式及结构尺寸。分析了元结构的出砂孔数目、形状、大小，筋格的边长、厚度以及各边长比例对其基频影响；同时还研究了立柱、床身基本框架结构与其低阶固有频率的关系，获得了框架尺寸与低阶固有频率之间的关系规律。应用元结构思想对立柱、床身结构进行了优化设计。（4）阐述了参数化建模的思路，并基于此思路对机床的立柱进行了参数化模型的建立。（5）根据前面建立的参数化CAD模型导入ANSYS Workbench变为参数化CAE模型。选择筋板厚度为设计变量，将设计变量的参数分两次进行研究，最后综合考虑优化结果。以立柱质量最轻和最大变形量最小为优化目标，以各筋板厚度为优化变量，以第一阶固有频率为约束条件，对其进行多目标优化，得到Pareto优化解集，从而得出优化模型，结果表明，优化结果可靠有效。