7075铝合金具有高强度、低密度、耐腐蚀等优点,广泛应用于汽车车身、航空航天装备制造等诸多领域。然而,7075铝合金高强度、低延展性特征也使其采用机械变形连接时容易产生裂纹缺陷,影响材料连接质量。为此,本文提出了一种基于球形底模的铝合金自冲铆连接工艺,实现了7075铝合金薄板材料高效、可靠连接;借助响应面设计试验方法辨析不同工艺参数对接头静力学性能的影响;同时,探究接头机械内锁结构与力学性能之间的联系,并提出了一种用于接头质量评价的无损检测方法,主要研究内容及结论如下:首先,建立了“球形底模”自冲铆成形工艺过程的有限元仿真模型,辨析球形模具凹模深度、凹模直径等几何尺寸对自冲铆接成形过程及成形质量的影响规律。结果表明:铆钉机械内锁长度会随着凹模直径的增大而逐渐减小,而残余底厚会随着凹模直径的增大而逐渐增大;在球形模具凹模深度为1 mm、凹模直径为10 mm时,可以获得综合力学性能较优的自冲铆接头,仿真分析数据为球形模具结构优化及自冲铆工艺参数设计提供了依据。其次,针对7075铝合金薄板材料,开展“球形底模”自冲铆接工艺试验研究。以铆钉长度、冲头速度和冲头行程为主要影响因素,接头失效载荷和能量吸值作为响应值,构建各影响因子与响应值之间的多元非线性回归模型,探讨各影响因素及其交互作用对响应值的影响规律。试验结果表明,所建立的回归模型显著性较高,预测模型计算值与试验值相对误差均在10%以内。通过分析失效载荷的回归模型,发现铆钉长度的改变对接头失效载荷的显著性影响最大,冲头行程次之,冲头速度对失效载荷的影响最小,铆钉长度和冲头行程之间的交互作用对接头失效载荷的影响最明显;对于能量吸收值回归模型,发现铆钉长度的变化对接头能量吸收值的影响最大,铆钉长度和冲头行程之间的交互作用对其影响最为明显。最后,探究了“球形底模”自冲铆连接机械内锁结构与接头力学性能之间的内在联系,结果表明:钉脚扩张直径与失效载荷呈现正相关性,可以利用钉脚扩张直径进行接头强度的表征。同时,提出了一种接头机械内锁结构尺寸的无损检测方法,基于接头截面水浸聚焦超声C扫图,利用多项式描述铆钉脚尖回波反射声强的分布,将图像灰度值变化率的“极值点”作为钉脚扩张直径测量的边界点,并通过破坏性试验验证了检测方法的可行性。