本文以中凸变椭圆活塞裙部数控车削加工为研究对象，用数学方法对活塞裙部特征进行重点描述，并对复杂型线的成形方法进行了研究。深入研究了活塞裙部插补原理：采用速度角度合成法和极坐标插补算法对横截面进行插补；采用等精度直线逼近法对轴截面进行插补。本文针对我国活塞加工现状，提出一种新型结构活塞数控车床设计方案。车床床身采用倒“T”字型结构，工件主轴卧式后置，前侧为左右双刀架的卧式非圆活塞数控车床结构。工件主轴带动工件旋转同时实现Z轴进给；X轴可实现活塞在一次装夹下的粗精加工。该种形式加工更加合理、便捷和高效，适合非圆活塞的加工，尤其适合较大规格非圆活塞的车削加工，柔性好，加工精度高。论文根据新的数控车床设计方案，设计了机床整体结构，利用Pro/E建立数控车床实体模型，对机床各个传动系统进行了设计和驱动元件的选型。其中X轴右进给部分设计为双层双驱动结构，在此基础上建立了高频伺服刀架的动力学模型，并对高频伺服刀架的控制器进行了设计。论文基于ParkerACR9000+PC双CPU开放式数控系统结构，并对机床电气控制线路进行了设计。在Windows平台上，通过调用ParkerACR9000的ComACRSrvr.dll动态链接库，利用VC++6.0开发了数控系统管理软件模块。根据活塞车削特点，搭建了基于ParkerACR9000运动控制器各运动轴联动实验平台。采用前馈加不完全微分PID对各轴电机进行了参数设置和调试，并在经过改造的普通车床上进行试切削。以上研究是针对大规格中凸变椭圆活塞的加工提出的，对于其他非圆零件的加工也有一定的指导意义，为更好的研究非圆截面零件加工打下基础。