高性能轻质板管类零件及其制造技术在先进制造领域占有举足轻重的地位,是实现装备轻量化以达到提升性能、节能环保的重要保障之一。但以铝合金为代表的轻质材料在传统准静态冲压工艺下成形性能较差,普遍存在易撕裂、回弹大、表面质量欠佳等不足。而具有高速率、非接触、单模具等特征的电磁成形技术则被认为是解决上述问题最有潜力的方法之一。然而,现有电磁成形并未形成完善的理论和高效的技术体系,在板管类零件成形制造领域未发挥出应有的预期效应,其装置性能及工艺水平尚需进行深入研究。为此,本文以6063铝合金管件为研究对象,从数值分析方法、成形装置平台研制及成形行为等方面较系统地开展了管件电磁胀拉成形技术研究,以期为促进电磁成形技术的发展添砖加瓦。首先,构建有效的电磁成形数值模拟方法对于推进电磁成形技术应用与发展具有重要作用。为此,本文阐述了管件电磁成形系统中电路、电磁场及结构场数学模型及有限元模型,分析了现有基于全有限元法的松散耦合法和顺序耦合法计算模型各自在求解精度和收敛性等方面的不足,在此基础上提出了一种基于电流丝法和有限元法的新型数值计算模型,并给出了采用科学计算软件MATLAB和有限元软件ANSYS进行联调求解的具体实施方式。该数值计算方法一方面考虑了激励电流、电磁力求解与管件变形行为间耦合作用关系,提高了计算精度;另一方面由于电磁计算不采用有限元法,而是基于等效电路原理的电流丝法来进行求解,从而避免了电磁场-结构场耦合求解时在大变形情况下所面临的空气网格畸变问题,为后续章节开展管件电磁成形数值研究提供了有效的仿真手段,并为其它板管类件电磁成形模拟提供了一种新的计算方法。其次,研制高性能的电磁成形装置平台是开展成形实验研究及工艺探究的前提。为此,本文针对现有电磁成形装置成形能力低、控制性能不佳等问题,在管件电磁成形装置平台研制中借鉴了脉冲强磁场装置的设计理念,有效提升了装置性能水平。主要包括:对传统的成形电路拓扑结构进行了优化,增加了续流回路,改善了线圈热学性能和延长了电源的使用寿命;基于大功率开关型半导体器件晶闸管和时序控制系统实现了多线圈、多电源间的联调,为完成特定成形磁场的产生和调控提供了重要技术途径;基于强脉冲磁体的加固技术与绕制工艺,有效提升了成形线圈的机械强度。在此基础上,完成了可实现两级以上成形磁场产生与控制的多线圈、多电源成形实验系统的搭建,为后续章节开展管件电磁成形实验研究提供了装置平台,并为同类电磁成形样机的研制提供了很好的思路。最后,探究不同条件和模式下工件的成形行为是改进和优化成形装置、成形工艺的重要依据。为此,(1)开展了单线圈-单电源系统下管件胀拉成形行为的数值和实验研究。研究发现:管件上的电磁力分布特征与线圈和管件高度比密切相关,直接决定管件的变形行为,而在单线圈管件电磁胀拉成形中,对应不同高度的成形线圈,管件上的电磁力分布呈现单一的规律,且可控性差,使得管件无法同时满足胀形深度和端部流动的要求。随着初始放电电压的增大,线圈高度小于或等于管件高度时,管件将出现减薄破裂;线圈高度大于管件时,管件将出现上下端“贴合”现象,使得管件胀形深度继续增加存在瓶颈。此外,摩擦力亦将对管件中部胀形深度和端部流动均产生影响,而摩擦力对管件电磁成形的影响程度取决于管件上径向电磁力的分布情况。(2)开展了多线圈-多电源系统下管件胀拉成形行为的数值和实验研究。为提升单线圈-单电源成形系统的成形能力和调控能力,提出并开展了三线圈管件电磁成形技术和背景场辅助电磁成形技术研究。研究发现:对于三线圈成形系统,通过在管件上、下两端各放置一个成形线圈组成上、下线圈组,与管件中心处成形线圈分别由两套独立的脉冲电容器电源供电,可独立调节管件上轴向电磁力和径向电磁力分布,有效改善了成形效果;对于背景场辅助电磁成形,相同管件胀形深度下,成形线圈中所需承受的放电电压、电流及受力水平得到了有效降低,提高了电容器、线圈及晶闸管开关等装置的使用寿命。