本论文提出一种超声振动表面光整强化技术,主要对零件的表面进行强化加工,用以提高零件表面的综合性能（如表面粗糙度、表面硬度、表面残余压应力等）。超声振动表面光整强化技术是在传统挤压加工方式基础上叠加超声振动,利用超声波的物理与机械作用使超声挤压工具头在局部微小的范围内产生极大的瞬时加速度以及能量集中效应。这种作用方式可以用较小的静挤压力使零件表面金属发生塑性应变从而提升零件的表面质量,这种新型加工工艺方法相较于传统表面强化工艺有着显著的优越性。本论文首先研究了超声振动表面光整强化工艺中超声波的作用机理,分析了超声挤压工具头的运动轨迹及分离特性,并运用弹塑性力学中位错理论从微观角度分析受超声冲击后表层金属的塑性变形过程。然后对超声振动表面光整强化系统振子结构进行优化设计,设计夹心式复合变幅杆压电超声换能器的结构（也称之为一体式换能器变幅杆结构）,对超声振动系统进行装配,对关键零部件的尺寸进行设计,分析影响超声振动表面光整强化加工系统稳定性的因素,并加以改进。最后对超声振动表面光整强化过程建立有限元仿真模型,分析对比了静挤压力、进给速度以及超声振幅对被冲击工件表层残余应力分布的影响。最后针对45#钢制成的棒料进行实际超声振动表面光整强化加工实验,控制加工工艺参数（如主轴转速、进给量、静挤压量、挤压次数、超声振幅）,分析对比其对表面质量的影响（如表面粗糙度、表面硬度、表面残余压应力以及金相组织）,最后得出结论。结论表明,叠加超声的表面光整强化工艺在改善零件表面质量方面具有很强的优势,可以有效地减小表面粗糙度,增大表面硬度,预置较高的残余压应力,细化金属表层晶粒,提升零件表面力学性能,全面综合的提高加工表面质量。