在航空航天、光学仪器和生物医疗等领域对需要精密加工的关键零件表面质量要求越来越高。人工抛光方法加工周期长,效率低,超声抛光方法对异形曲面抛光有一定的局限性,本课题提出了一种超声复合磨料振动抛光技术,目的在于研究一种高质量、高效率和低成本的加工方法。首先,分析了超声复合磨料振动抛光作用下的工件表面材料去除原理,得出工件受垂直于工件表面方向上的集中力与平均分布力作用下的位移与应力表达式。其次,利用ADAMS软件仿真了设备机械振动部分的位移、速度和加速度曲线;利用ANSYS Workbench软件对曲轴-连杆-活塞机构进行静力学分析,对曲轴进行模态分析,分析结果表明,所设计的机构满足设计要求。结合HyperWorks和ANSYS LS-DYNA软件对抛光过程的材料去除机理进行研究,建立了球形、圆锥形、楔形、正方体和多种磨粒混合型的有限元模型,得出超声振动抛光与超声复合磨料振动抛光作用下不同形状磨粒冲击工件后的结构变形与应力变化,可以发现,超声复合抛光作用下工件表面抛光效率更高。通过正交试验分析超声振动抛光技术下超声频率、磨料浓度和抛光时间对工件表面粗糙度与工件表面材料去除量影响的显著性,并采用单因素实验分析这三个实验因子对工件表面抛光质量的影响趋势。最后,利用正交实验分析超声复合抛光技术下,超声频率、磨料浓度、抛光时间和电机频率对工件表面粗糙度与工件表面材料去除量影响的显著性;对比分析超声振动抛光技术与超声复合抛光技术下工件表面粗糙度与工件表面材料去除量的改善程度发现,采用超声复合抛光后的工件表面粗糙度降低了34.87%~36.22%。