电磁成形技术能显著提高铝合金材料的成形性能,是当前铝合金材料成形最有效的途径之一。传统的电磁成形致力于板、管的成形工艺研究,而没有对工件的成形精度引起足够的重视,拖慢了其工业化应用的进程。基于此,本文分析了板件电磁成形过程,针对其在深成形过程中模腔侧壁区域难以贴模的固有问题,分析出其原因主要为:成形线圈结构受模具和板件限制,无法在模腔侧壁区域产生有效的径向电磁力,侧壁区域的材料主要依靠中心区域的惯性带动向下变形,因而无法在径向实现有效贴模。针对这一问题,本文提出在深成形系统中引入螺线管胀形集磁器,改变磁场位形,在保证板件实现深成形的同时改善板件在侧壁区域的受力状态,实现深成形板件的径向校形。为实现上述目标,本文拟从深成形板件校形力场分析和实验验证两方面进行,力图优化磁场位形,改善电磁力分布状态,实现板件径向校形。本文主要从以下三个方面进行研究:首先,针对电磁成形中常用的辅助设备集磁器,本文从理论和仿真两个角度分析了集磁器在电磁成形中改变磁场位形的原理和特性,然后结合板件电磁深成形的具体过程,分析了现有电磁成形方法贴模困难的原因,进而提出了在深成形板件电磁成形系统中引入螺线管胀形集磁器实现径向校形的具体方法。其次,从理论上分析了电磁成形中电路、电磁场、结构场的耦合变化过程,利用有限元仿真软件建立了包含集磁器和不包含集磁器的两种方案下的全耦合仿真模型,基于仿真模型对AA1060铝合金板件的集磁器径向校形效果进行了理论研究。结果表明:在10k V放电电压下,集磁器上的电流密度分布符合理论预期,并且成功实现了线圈能量的传递和转移,有效改变了原成形系统的磁场位形,板件难贴模区域的磁场显著增强,受力状态发生明显变化,其径向电磁力得到了极大增强,同时其他区域所受的电磁力变化很小,不影响板件在纵深方向上的受力状态。进一步地,通过对结构场的计算表明,此时板件在难贴模区域的径向变形有了显著增强,能够产生校形效果,因此本文所提方法在理论上是可行的。另外,本文对这一过程中几何参数变化和电参数变化对成形效果的影响进行了系统研究。结果表明:(1)胀形集磁器的厚度越大,其与板件之间的距离越近,耦合系数越高,成形效果越好;(2)电流峰值相同时,脉宽越短,难成形区域的径向受力增加得越显著,但此时系统所加电压也越大,对于实际系统的绝缘要求提出了更高要求。最后,为验证理论分析的结果及集磁器校形方案的可行性,本文还开展了实验研究。设计并研制了一套灵活可控的成形工装,依托华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心,对直径210mm的AA1060-H铝合金板件在两种不同的模具下开展了校形实验。(1)半椭球型模具:在9k V的放电电压下对1mm厚的板件进行了3次放电,其中在第3次放电时加入了胀形集磁器进行对比,结果显示:相比于未安装集磁器的对照组,引入集磁器后板件侧壁区域的径向位移增大了1.2mm。(2)直筒型模具:在10k V的放电电压下对2mm厚的板件进行5次放电,其中在第4次放电后板件底部已经贴模的情况下,在第5次放电时加入胀形集磁器,结果显示:相比于未安装集磁器的对照组,引入集磁器后板件径向变形明显增加,其径向最大位移增加了2.3mm。上述实验结果表明:在深成形板件电磁成形过程中,引入集磁器确实能够有效地调控磁场位形,改善工件局部区域的受力状态,增强板件的径向变形,最终达到校形效果。此方法有助于改善板件电磁成形系统的成形精度,为电磁成形技术的大规模工业化应用提供一种极具潜力的优化方案。