活塞是发动机的核心零部件,其工作环境具有高温、高压的特点。正圆活塞在工作过程中由于产生机械变形及热变形,会引起噪声、窜气等,影响发动机的整体性能。为了抵消活塞在工作过程中的受力变形和热变形,同时建立活塞与气缸壁之间的高刚性润滑油膜,活塞通常设计为非圆异形曲面。由于非圆活塞外圆型面为复杂的三维型面,而且加工精度要求很高,通常采用全数字软靠模机床进行加工。本文针对当前主流的数控软靠模活塞外圆车床数控系统存在的系统开放性不好,车削活塞时主轴转速低以及可靠性差等问题,提出基于PC的全软件活塞异形外圆车床数控系统开发方案,并利用TwinCAT环境进行了开发,主要研究工作如下：(1)综述活塞异形外圆特点和主要的加工方法,针对数控系统,调研了全数控软靠模活塞外圆车床的国内外研究现状,提出了基于PC的全软件解决方案。(2)对目前常用活塞异形外圆型面特点进行了分析概括,分别从活塞外圆中凸型线、椭圆度及横截面椭圆曲线这三个要素进行分析,总结了其变化规律；采用三次样条插值方法对活塞外圆型面进行了插值,并在MATLAB中进行了验证。(3)根据活塞异形外圆车削原理分析了活塞异形外圆车床的运动控制需求和实时性、数据容量等要求；简要介绍了EtherCAT总线及TwinCAT开发环境的原理架构,并着重分析了其实时性、PLC扫描周期等性能特点,在此基础上对基于TwinCAT的活塞异形外圆车床数控系统进行了硬件架构,提出了对常规运动控制任务和U轴直线电机控制任务的控制方案。(4)基于TwinCAT开发环境进行了机床下位机控制软件的编制,基于Visual Studio 2008开发环境采用C#语言进行了上位机人机界面程序的编制,并采用ADS方式实现了上位机与下位机的通讯。(5)搭建了实验平台,分别进行了数控系统常规运动控制任务的测试和U轴在250μs插补周期下的高频响仿真测试,验证了方案的可行性。