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为更优预测机床主轴热变形，提高热误差建模精度，从测试工况影响角度出发，采用均匀设计法进行热误差相关性影响试验研究，结合工厂实际测试需求，选取合适因素及因素水平构建均匀设计方案表，以减少试验次数；利用无线温度采集传输系统及激光位移传感器采集系统对主轴进行热误差测试，通过直观分析法确定主轴在4000r/min，运转160min工况下，测试效果最优，回归结果表明主轴转速比时间对试验影响更显著。最后，对优工况下的结果构建最小二乘模型，通过复相关系数法验证了该模型可信度较高。