随着我国航空航天技术的迅猛发展,部分关键零部件所处的环境及载荷都极其严苛,在国防及兵器领域对零部件的表面质量及安全服役的疲劳寿命也提出了越来越高的要求。而这些关键零部件发生破坏与失效基本都是始于零件表面,所以研究新的表面强化加工工艺具有重要意义,因此以典型的零部件类型对超声振动挤压强化加工技术进行研究,探究该加工方法、工艺参数对材料使用性能及表面质量的影响。本文所采用的超声振动挤压强化加工技术是在传统的挤、滚压等加工工艺上发展的,它是利用超声系统对工具头产生具有周期性的高频振动,相比其他传统的表面强化技术具有挤压过程平稳、作用力小、工件受力均匀等优点。超声系统是强化加工性能的关键因素,而加工工艺参数是强化加工表面质量的关键指标,因此对超声系统的设计分析以及加工工艺参数的优化设计具有重要意义,论文主要内容如下:1)对超声振动挤压表面强化加工的理论及机理进行较为全面的分析,主要从金属表层晶粒细化机制及超声振动系统动力学模型等方面进行研究分析,从理论上揭示了超声振动挤压强化加工能够有效的提升零件的表面质量。2)对超声振动系统各组成部件进行设计与分析,采用ANSYS分析软件对超声换能器进行进行模态与谐响应分析,获得其谐振频率及输出端位移频率响关系,从数值模拟的角度验证了理论设计的合理性。3)采用ABAQUS/explicit对零件表面进行超声振动挤压强化有限元数值模拟,对零件表面的残余应力分布以及静压力、进给速度、振幅对其的影响进行了仿真分析研究。4)在CKD6163G型数控车床上,采用自主研制的超声振动挤压加工系统,以304不锈钢轴类零件为加工对象,利用正交实验法进行研究分析。综上得出工具头加工工艺参数对零件表面质量（包括表面粗糙度和表面硬度）影响的实验结果:1)超声振动挤压强化加工对工件表面粗糙度及表面硬度的提升效果显著,综合其表面质量提升约为30%。2)挤压深度与主轴转速对表面粗糙度的影响较大,超声功率与主轴转速则是对表面硬度的影响较大。3)综合考虑表面粗糙度及表面硬度得出最佳工艺参数组合,主轴转速取160r/min、进给量取0.07mm/r、挤压深度取30μm、超声功率取10W。