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伴随着21世纪的到来,装备制造业向前蓬勃发展,传统的加工方式及工艺水平不断被改进和提高,新机械加工手段的出现促使了机械零部件性能的提升。超声波滚压加工技术便是在传统滚压加工方式的基础上,结合超声频率机械振动,利用金属常温状态下的冷作硬化,对金属材料的表面进行处理。该表面机械处理方式,不但减小了被加工零件表面粗糙度值,而且在很大程度上增强了零件表面的硬化程度和耐腐蚀性能,为机械零部件在服役期间其能够安全稳定的工作和运行提供了有力的保障。尤其是针对活塞杆和液压缸筒的加工,与原有的加工工艺方式相比,简化了工艺流程,增强活塞杆及缸筒表面相关的机械性能。本文首先介绍了表面自纳米化处理方式及超声加工的发展。其次,通过对超声加工系统各关键组成部分的剖析,让读者对超声加工的原理及相关组成有所了解。同时,重点对超声变幅杆的结构进行了理论上的分析及设计,利用ANSYS有限元分析软件对变幅杆进行了模态与谐响应分析,验证了理论设计的合理性,并根据结果对其进行了优化处理,计算出阶梯变幅杆的放大系数。然后,阐述了有限元中常用的力学本构模型,并从中确定了满足超声波滚压加工模式的本构模型。利用ABAQUS对超声滚压中的冲击过程做有限元模拟分析,获得其形变效果及能量分布曲线,从而对超声波滚压加工机理有较为全面的认识。最后结合山东华云机电科技有限公司所生产的HKUSM30系列豪克能金属表面加工装置,对40Cr和45钢金属材料做超声波滚压加工试验,通过改变不同的加工工艺参数,得到相应的加工结果,再对加工后金属材料的表面粗糙等相关机械性能进行测试,从而获得试验数据及结果。根据对试验结果的分析,得到如下结论：超声滚压后材料的耐腐蚀性有所改善,主轴转速和进给量的减小可以促使超声滚压后金属表面的粗糙度值变小,加工次数及静压力的设定也对表面粗糙的有着明显的影响。