本文针对7B52叠层铝合金特种车体箱型结构优质高效小变形焊接制造的迫切需求,开展了7B52叠层铝合金角接接头结构和具体搅拌摩擦焊工艺的优化设计、焊接过程温度场和搅拌头受力模拟仿真、角接接头静轴肩搅拌摩擦焊工艺试验、焊接接头微观组织与力学性能检测与分析等研究,形成了合格的焊接样件、得到了最优的工艺规范参数,积累了较为丰富的设计、模拟与试验数据。通过特种车体角接接头实际工况的受力分析,提出了箱型结构角接接头内侧采用静轴肩搅拌摩擦焊接工艺、外侧采用动轴肩搅拌摩擦焊接工艺等技术方案,设计了适用于内侧角接焊缝的静止轴肩搅拌头结构,通过对焊接搅拌头的焊接工况分析,结合技术指标,给出了搅拌针和静轴肩最佳的尺寸参数,通过多种结构参数的对比模拟分析,优化设计了角接接头内焊缝静止轴肩搅拌头结构。使用ANSYS有限元模拟软件对搅拌摩擦焊接过程温度场、搅拌针与静止轴肩应力场进行了模拟仿真计算,得到了焊缝最高温度498℃、搅拌针最佳的转速范围为800-1300rpm等大量的分析数据。通过30余组15mm厚7B52角接接头焊接工艺试验,角接接头角接焊缝（内焊缝）静轴肩搅拌焊最佳工艺为:焊接速度30～40mm/min、旋转速度1000～1100rpm;角接接头对接焊缝（外焊缝）动轴肩搅拌焊接最佳工艺为:焊接速度200～350mm/min、旋转速度650～850rpm;工艺试验表明,静、动轴肩搅拌摩擦焊接过程稳定,搅拌针工作可靠,焊缝表面光滑、成型美观,焊缝接头未出现裂纹、未焊合、夹渣、分层等焊接缺陷,焊接过程温度测试也表明,角接接头模拟仿真计算的准确率高,通过测量点温度曲线与模拟结果中的温度曲线相对比,拟合度达到0.8以上,设计的搅拌针满足7B52叠层铝合金焊接的需求,结合模拟仿真和试验数据,讨论了焊缝温度分布与焊缝缺陷形成的关系。通过光学微观组织、SEX、EDS和硬度等检测分析,结合模拟仿真的计算结果,提出了焊缝焊核区金属流动、焊缝接头元素分布以及接头硬度分布等规律,FSW对7B52叠层铝合金的搅拌作用,层间材料混入焊核区,使焊核区内的元素分布不均匀,且横向与纵向的硬度值都存在较大波动,分析了重复热输入对接头显微硬度的影响。抗剪和抗弯试验表明:角接接头对接焊缝动轴肩焊缝接头最大抗剪、抗弯强度分别为285MPa、447MPa,角接接头角接焊缝静轴肩焊缝接头最大抗剪、抗弯强度分别为266MPa、386.7MPa,断口均为韧性断裂;角接接头焊缝抗剪强度系数达到71.3%。