近年来,随着高性能光学元部件在国防军工、航空航天、核能发电等重要的工业领域和医学检测、摄像投影等民用领域的广泛应用,小口径凹面结构光学零件的市场需求持续增长,其质量和性能的要求也日益的提升。常用成形工艺不可避免的会在工件表面留下加工痕迹和加工缺陷,精度较差,且小口径凹面结构狭小的加工空间、薄壁硬脆的材料特性和高表面质量要求,给后续抛光加工带来技术困难。本文针对上述问题,提出一种小抛光头磁流变抛光装置,克服传统轮式磁流变抛光装置难以适宜小口径凹面结构加工的不足,拓展磁流变抛光技术加工范围,实现对工件高效率、高精度和高表面质量的抛光加工。本文的主要研究内容如下:首先,根据工件特点和工艺需求研制了小抛光头磁流变抛光装置,对抛光头励磁部分进行了详细设计与有限元仿真分析。研究磁流变抛光液的流变特性,推导基于Bingham模型的流变特性方程,以此为基础进行了磁流变液更新单元的多物理场耦合仿真校核。其次,分析小抛光头磁流变抛光装置与传统轮式装置不同之处,从单个磨料受力和与材料作用情况出发,分析磁流变抛光去除机理,认为抛光过程中磁流变抛光液作用于磨粒上的正压力使磨粒压入工件表面,切向力则提供了对材料去除时的剪切力。以此为基础建立了工件表面材料去除模型,并进一步推导出工件表面粗糙度数学模型。根据实验数据验证,在一定范围下,模型误差在10%以内,能较好的解释实际加工情况。最后,通过响应面法开展了小抛光头磁流变抛光工艺实验,分析了主要工艺参数（抛光头转速、抛光间隙、抛光时间）对粗糙度Ra降低百分比（%△Ra）、材料去除率的影响规律。并采用遗传算法同时对%△Ra,去除率进行多目标工艺参数优化,优化结果与各因素中间水平相比,去除率提高7.6%,%△Ra提高17.2%。