活塞是内燃机的“心脏”,但同时也是内燃机工作环境最恶劣的部分，承受交变的机械负荷和热负荷,其质量的优劣直接影响着发动机的性能。为了提高活塞的性能，常将活塞设计为中凸变椭圆形，针对活塞外圆加工的新特点，本文设计实现将超磁致伸缩材料应用在活塞异形外圆加工上，开发一种超磁致活塞异形外圆刀架，使活塞外圆的半精车和精车一次性加工，缩短了加工时间，具有很强的现实意义。本文利用自制的超磁致伸缩材料磁特性的测试仪，测得了超磁致伸缩材料的理想预压力、驱动电流－输出位移滞回特性、电流－输出位移的重复特性、磁致伸缩系数λ、磁机耦合系数k33和动态磁致伸缩系数d33，测得的实验数据为后续的超磁致活塞异形外圆刀架的设计提供了依据。研制了超磁致活塞异形外圆刀架，具体论述了刀架的超磁致伸缩材料的选材、驱动线圈的结构并对其对进行了优化设计、温度补偿机构、预压及位移放大机构，最后基于ANSYS软件对弹簧板进行了有限元分析，验证了其安全性。依据磁滞非线性压磁方程、超磁致活塞异形外圆刀架的物理结构动力学原理和控制理论，建立了超磁致活塞异形外圆刀架的位移、力模型及系统状态空间表达式，绘制了机构的模拟结构图，反映了系统各状态变量之间的信息传递关系，提供了系统清晰的物理图像。最后利用试制的超磁致活塞异形外圆刀架进行了加工生产，加工结果表明可以达到活塞异形外圆加工精度的要求。