超声振动拉丝是超声塑性加工的一种,是在常规拉丝的过程中叠加超声波振动能的新加工工艺。这一工艺因可以降低拉拔力、改善表面质量、提高加工效率和加工材料范围广等特点而受到国内外学者的广泛关注。研究至今,人们对超声波塑性拉丝的机理一直没有获得满意的解释,仍停留在摸索阶段,还没有达到真正应用于实际加工当中。本文在前人的研究基础上从金属材料塑性变形的影响因素和金属线材的拉拔基础入手,在大量查阅资料的基础上,进一步对超声波拉丝机理进行了研究。分析了在不同的阶段有不同的主导因素决定着金属的塑性行为;从不同的方面解释了超声振动在拉丝中起到的作用,并进行了分析;对普通拉丝和超声拉丝的拉拔力进行了理论分析和计算。在理论分析的基础上,从变截面杆做一维纵向振动的运动方程出发,推导出了常用截面形状细杆的振速和应力分布方程,按照超声振动拉丝实验系统原理和要求,研究和设计了复合纵向换能振动装置,并利用有限元软件对超声换能器进行了模态、谐响应、瞬态分析,验证了设计的正确性。根据换能器的等效电路模型,对换能器的电阻抗特性进行了分析,并进行了阻抗测试和匹配电路分析。在此基础上,对超声振动系统进行了电路调试并利用显微镜对振动装置进行了振动测试,确保振动拉丝实验的有效进行。最后,在以实际生产拉丝机为平台的拉丝实验中,考察了有无超声振动情况下拉拔力的变化,由于实际生产的拉丝机中都带有张力调节系统,造成了拉拔力奇异尖峰值的出现,拉拔速度越高和丝材杂质含量越高张力调节表现的越明显,且施加超声可以有效的延长张力调节周期和张力调节大小;同时考察了拉拔速度和振动强度对拉拔力和拉丝线材表面形貌及显微组织的影响。通过对实验过程的定性地分析,发现超声振动传递到模具上,引起了摩擦系数的降低和模具对丝的高速冲击作用,从而使拉拔力下降,而且改善了模具与拉丝线材之间的接触状况,减少了丝表面划痕、凹坑等缺陷,提高了表面加工质量。