近似模型技术，用计算较为简单的模型来替代原计算难问题的模型或者隐式函数，越来越广泛地应用于工程和科学中。传统近似模型技术已经能够很好地应对低维度非线性问题，但是当问题的维度高升高的时候，传统的近似模型就难以应对。这是因为随着问题维度的增加，构建其近似模型的计算量会成指数级增长，这就是著名的维度魔咒。高维模型表达（HDMR）是一组函数表达式，用于表达函数的各个输入变量之间的关联，及其对函数输出的影响。HDMR提供一个层次结构的函数表达式。本文结合了HDMR和SVR，提出了一种新的近似模型方法，并且提出了次近似模型的构造算法。这一新方法继承了HDMR的层析结构的特点，并且能够很好地识别输入变量之间的耦合关系，同时保留了支持向量回归的小样本学习的特点。这一方法可以用于构建具有维度高、计算难特点问题的近似模型，相对于传统的近似模型方法，能够很好地近似原问题模型，同时能极大地减少计算难问题，很好地克服维度魔咒。针对箱型梁结构复杂、难以用计算机辅助工具进行参数化建模、仿真和优化的问题，本文提出了一个基于MATLAB和ANSYS环境的箱型梁参数化建模、仿真和优化流程，并将本文中提出的近似模型算法融入其中，构建了相应的工具，可以完成基于近似模型的箱型梁优化设计。本文以ZK5540多轴钻床箱型梁结构为对象，进行了本文开发的新算法和工具应用验证，取得良好的结果，提高了产品的性能，降低了产品的开发成本，缩短了产品的开发时间。