活塞是发动机工作条件最苛刻的零件之一,在高速往复运动中传递整个发动机原动力,承受非常高的机械负荷和热负荷。它是制约发动机进一步强化的瓶颈之一,在热负荷和机械载荷作用下,活塞整体会发生变形,从而影响活塞与缸套之间的配合精度,对发动机的运动精度、燃油性能和服役可靠性等都有重要的影响。活塞结构形状复杂,尺寸精度要求高,目前活塞的外径精度较难控制,导致活塞的废品率和制造成本都比较高。针对硅铝合金活塞的结构特点,首先确定了“先止口、后销孔”的活塞加工工艺,选取PCD刀具作为活塞外径加工的刀具,研究了影响活塞外径加工精度的主轴转速、进给量、切削深度和切削液四个主要工艺参数。基于对活塞的加工工艺过程的比较研究表明,活塞外径加工的定位基准采用止口定位的工艺方法比较合理。活塞的顶面切削深度对止口变形的影响很大,综合实验数据和生产节拍平衡性,选取2mm/次的切削深度能够保证活塞的外径加工精度。其次,基于活塞外径加工测试实验数据分析,研究了外径精度的工艺数据,并提出了优化和改进方案。研究表明,当活塞外径加工的主轴转速为2500rpm,进给量为0.25mm/r,精车外径工序单边切削深度选择0.1mm,夹紧方式根据活塞顶面形状采用长轴方向对称夹紧或圆周方向均匀夹紧,切削液浓度选择5%～7%时,能够使活塞外径的加工精度由±0.009mm提高到±0.003mm,报废率降低效果明显。最后,对顶面夹紧力在活塞外径加工时对活塞裙部变形量和变形规律进行了实验分析。研究了五组活塞顶面夹紧力(最小时、偏小时、中间值、偏大时、最大时)对裙部型线变化的影响关系。实验结果表明:当顶面夹紧力为830N时,夹紧力对裙部型线影响最小,即加工变形量最小,从而能够充分保证活塞外径加工精度的要求。并对该结论进行了准确性实验验证。