聚酰亚胺(PI)作为一种特殊的工程材料,具有优异的耐高温性和良好的耐磨性,近年来,PI作为一种新型固体自润滑材料受到研究学者的关注。但PI与钢铁材料结合性能较差,制约了其在航空滚轮轴承上的使用,因此有必要研究二者结合性能。有限元仿真技术因其高效率低成本的特点而应用于各个领域。采用有限元仿真技术,研究PI与滚轮轴承外圈结合性能,以及确定PI自润滑层热模压成型工艺参数,具有重要的工程意义。本文利用界面力学理论,分别研究了PI/45#钢结合界面受到法向集中力和切向集中力作用时,结合界面的应力分布情况。研究结果表明:界面抗剪能力远大于抗拉能力,可在45#钢表面加工凹槽来提供抗剪面和机械锁合,从而达到提高界面结合强度的目的。通过ANSYS软件,分析了不同凹槽宽度、深度、PI层厚度以及凹槽面积占比对PI/45#钢结合性能的影响;利用剪切强度表征结合性能;通过非线性弹簧单元方法,设计了PI/45#钢结合层的等效模型,根据PI的弹性模量和界面极限应力,完成了弹簧单元刚度系数的确定。模拟得到了界面抗剪能力最优的参数;采用正交实验方法,设计了结合强度的验证实验,并进行了验证实验,将实验结果与模拟仿真分析结果进行了对比,结果表明:实验结果规律与模拟结果规律一致。通过ANSYS软件中的FLUENT模块,模拟了PI熔体在滚轮轴承外圈模腔内的充模过程,结果表明:PI熔体在膜腔内呈渐进式向模腔内部流动,流动形式基本符合层流流动。同时结合热模压实验结果,最终确定了滚轮轴承外圈PI自润滑层热模压成型的工艺参数。