组合结构的活塞相较于整体活塞,其明显优势在于可以根据活塞工作时不同零部件的受力特点,采用合适的材质,从而使活塞的设计在保证强度足够高的同时还能拥有相对较轻的重量。组合活塞中存在大量接触面,各个零件之间有着严格的配合关系,接触面之间必定存在接触作用力。在组合活塞的工作过程中,配合面之间容易出现接触应力分布不均、应力集中、接触面磨损等情况,会导致活塞寿命和可靠性下降。因此组合活塞除了考虑整体活塞设计问题外,还必须优化重要接触面之间的接触。本文针对一款服役活塞在使用中出现的一些问题,重点优化顶、裙之间的间隙和活塞裙与活塞销之间的接触,以减小过大的接触应力和接触面脱开比例。首先对一款实际使用的组合活塞建立了数值计算仿真模型,进行了运行工况下的热机耦合计算,并与试验数据进行了对比验证。为了准确评价活塞热负荷,基于硬度塞测温法和使用Python语言开发的工具,标定活塞计算温度场。在活塞销与销孔接触方面,通过理论分析与公式推导,消除接触型线曲率不连续,并基于Python语言,在Abaqus软件上进行二次开发,使其能够进行自动优化分析。计算结果表明新设计将原活塞销孔接触面的最大接触应力由473MPa降低到210.14MPa,最高降幅55.5%,所得应力分布也较为平均。之后,基于活塞顶受机械及热载荷共同作用的变形理论,重新设计顶裙结合面接触型线,分析了不同曲线形式下的接触应力及接触面分离面积比,并在优化设计过程中开发型面自动修改工具,还对标定工况爆发压力下的型面表现进行了多方案分析计算。结果表明改进三次曲线表现良好,如果采用平面型面,则减小原设计的间隙0.03mm时,各项评价参数都较好。