I principi di progettazione dei cilindri forgiati si concentrano principalmente su resistenza, rigidità e producibilità; il progetto deve soddisfare i requisiti operativi rispettando i vincoli del processo di forgiatura e della successiva lavorazione.
Innanzitutto, lo spessore, il diametro e la lunghezza della parete del cilindro vengono determinati in base ai carichi di lavoro, alle condizioni di pressione e alla direzione delle forze applicate. Lo spessore della parete deve essere sufficiente a prevenire un'eccessiva deformazione sotto carichi assiali, radiali o torsionali evitando sprechi di materiale.
In secondo luogo, la progettazione si concentra sull’ottimizzazione della microstruttura interna e della distribuzione delle sollecitazioni. Il processo di forgiatura allinea i grani metallici con la direzione del carico applicato; pertanto, il progetto dovrebbe garantire una sezione trasversale continua-e una distribuzione uniforme delle sollecitazioni, evitando spigoli vivi o bruschi cambiamenti di sezione che potrebbero causare concentrazioni di sollecitazioni. Per i cilindri che richiedono funzioni di tenuta o di guida, il progetto deve incorporare scanalature di tenuta, manicotti di guida o tolleranze di lavorazione adeguate per garantire precisione durante l'assemblaggio e il funzionamento.
Infine, la progettazione deve tenere conto dei requisiti di lavorazione e trattamento termico. Poiché i cilindri forgiati vengono generalmente sottoposti a operazioni di tornitura sul foro interno, sulle facce terminali e sul diametro esterno dopo la forgiatura, è necessario fornire adeguati sovrametalli di lavorazione e considerare la compensazione per le variazioni dimensionali o la deformazione risultante dal trattamento termico. L'obiettivo generale è utilizzare una solida progettazione strutturale e parametri dimensionali adeguati per garantire che il cilindro forgiato mantenga resistenza, precisione e durata in condizioni di carico elevato, alta temperatura o vibrazioni.