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雖然在日常生活中，小小的插頭幾乎無處不在，但你知道內(nèi)里乾坤嗎？

原來插頭分解后，也有屬于其相應(yīng)的零件結(jié)構(gòu)，下面我們將通過中望3D，展示插頭設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟。

圖1.設(shè)計(jì)插頭

插頭結(jié)構(gòu)
一個(gè)常見的三腳插頭，主要由以下三部分組成：

插頭的結(jié)構(gòu)

由上表可見，插頭的三部分因功能不同，所以使用的材料也不同。其中插片是使電器與電源直接相連的零件，多采用高韌性的鐵、鍍鎳銅等金屬材料制成，以保證插拔不變形，持久耐用。插頭的絕緣體外殼與人手直接接觸，所以為防止漏電觸電，需用PVC等高阻燃絕緣材料制作。而電阻小、導(dǎo)電性能強(qiáng)的穩(wěn)定金屬——銅，則是插頭電源線芯的不二之選。

現(xiàn)在，是時(shí)候跟著小編的步伐，用中望3D 2022一步一步完成它的設(shè)計(jì)。

金屬插片

-火線和零線的插片
出于安全考慮，三孔插座的接線必須遵循“左零右火上接地”的準(zhǔn)則：左側(cè)接零線（N），右側(cè)接火線（L），中間位置接地線（E）。所以在三腳插頭中，左右插片分別通過插座接入零線（N）和火線（L）。但它們倆的設(shè)計(jì)是一樣的，即設(shè)計(jì)步驟可以復(fù)刻。

第一步：在XY基準(zhǔn)面上繪制出左/右插片的輪廓草圖，并進(jìn)行尺寸標(biāo)注。

如果你想要批量修改多個(gè)尺寸標(biāo)注，或希望修改標(biāo)注的同時(shí)按比例縮放整個(gè)草圖，不妨試一試最新版中望3D 2022中的“標(biāo)注編輯”功能，相信這可以輕松滿足你的需求，讓你的草圖修改更簡單快速。

圖2.繪制左/右插片輪廓草圖

第二步：拉伸第一步的輪廓草圖，創(chuàng)建出左/右插片的基本造型，而后進(jìn)行倒圓角（圖4綠色部分）和倒斜角（圖4紅色部分）的精細(xì)處理。

圖3. 插片基礎(chǔ)造型

圖4. 倒圓角（綠色）和斜角（紅色）

地線的插片

另外，三腳插頭的中間插片通過插座接入地線（E），能防止大功率或金屬外殼電器靜電或漏電對(duì)人體造成傷害，起到重要的電氣防護(hù)作用。所以相較兩腳插頭，三腳插頭更為安全。要有效設(shè)計(jì)出三腳插頭中間插片的特殊外觀，我這里會(huì)用到新版的一個(gè)特殊功能。

第一步：在XY基準(zhǔn)面繪制出一個(gè)圓作為基本造型，并沿著Z軸方向拉伸它。

在新版的“拉伸”功能中，使用“輪廓封口”（圖6的紅色框起部分），即可拉伸出面而不是實(shí)體。為什么這么做？繼續(xù)往下看。

圖5.基本造型圓

圖6.拉伸功能

第二步：使用新版的“圓頂”命令，提前設(shè)置邊界、高度等參數(shù)，即可一鍵自動(dòng)創(chuàng)建半球面，這也是為什么在上個(gè)步驟中，我們需要拉伸出面而不是實(shí)體。

圖7.使用“圓頂”命令自動(dòng)創(chuàng)建半球面

絕緣體

插頭的絕緣體外殼分為硬軟質(zhì)兩部分，其中硬質(zhì)絕緣體是一個(gè)簡單的結(jié)構(gòu)，軟質(zhì)絕緣體結(jié)構(gòu)則復(fù)雜許多，但我們可以用新版改進(jìn)的造型和自由曲面設(shè)計(jì)相關(guān)命令，輕松完成它。

-硬質(zhì)絕緣體

第一步：在YZ基準(zhǔn)面繪制出硬質(zhì)絕緣體的輪廓草圖，并添加尺寸標(biāo)注。

圖8.硬質(zhì)絕緣體輪廓草圖

第二步：對(duì)上個(gè)步驟的輪廓草圖進(jìn)行“拉伸”，完成圖9所示造型。

圖9.拉伸功能

-軟質(zhì)絕緣體

軟質(zhì)絕緣體模型雖復(fù)雜，但總體可以分為4塊進(jìn)行造型設(shè)計(jì)，如圖10中所示分成藍(lán)色、綠色、紅色、棕色部分。

圖10.軟質(zhì)絕緣體結(jié)構(gòu)劃分

第一步：

藍(lán)色部分：首先在YZ基準(zhǔn)面上繪制出輪廓草圖，并沿著X軸將其拉伸成11mm長的造型。然后設(shè)置2.6°的拔模角度，完成造型下面較短兩邊的拔模操作。

圖11.藍(lán)色部分的輪廓草圖

圖12. 設(shè)置藍(lán)色部分的拔模參數(shù)

第二步：

紅色部分：我們需要先創(chuàng)建一個(gè)距離藍(lán)色部分造型上方22mm處的YZ基準(zhǔn)面；然后繪制出如圖13所示的輪廓草圖；接著，創(chuàng)建出如圖14所示的邊緣，完成初步造型。

圖13.紅色部分的輪廓草圖

圖14.紅色部分的邊緣

隨后，利用自由曲面模塊功能完成曲面設(shè)計(jì)。首先應(yīng)用“U/V曲面”功能，通過選中一個(gè)面的2條U曲線和2條V曲線，來創(chuàng)建曲面（如圖15所示）。創(chuàng)建出所有曲面后，使用“縫合”功能，即可將它們無縫合并成一個(gè)實(shí)體。

圖15.用U/V曲面功能創(chuàng)建各曲面

圖16.縫合所有曲面

第三步：

綠色部分：首先在YZ基準(zhǔn)面上繪制出輪廓草圖（如圖17黑線所示），并沿著X軸將其拉伸成26mm長的造型。對(duì)頂面的直線進(jìn)行拔模操作，設(shè)置30°拔模角度（如圖18所示）。

圖17. 綠色部分的輪廓草圖

圖18.綠色部分的拔模參數(shù)

第四步：

棕色部分：先在紅色部分的造型上方創(chuàng)建YZ基準(zhǔn)面，并畫出輪廓草圖（如圖19所示），然后沿著X軸將其拉伸至16.5mm長的造型。整個(gè)絕緣體的外觀如圖20所示。

圖19.棕色部分的輪廓草圖

圖20.軟質(zhì)絕緣體的四個(gè)部分

接下來，為了優(yōu)化棕色部分的造型，我們需要勾勒出棕色部分孔的特征（如圖21所示），然后應(yīng)用“布爾運(yùn)算”的差集運(yùn)算（圖22紅色框起部分），去掉指定的多余實(shí)體部分，并沿著X軸拉伸，從而得到一個(gè)更精細(xì)的棕色部分實(shí)體造型。

圖21.勾勒棕色部分孔的特征

圖22.通過差集運(yùn)算拉伸棕色部分

不得不提下中望3D 2022新增的“陣列特征”功能，它能一次性在棕色部分造型中創(chuàng)建12個(gè)相同的孔，減少重復(fù)的設(shè)計(jì)工作。

圖23.陣列特征一鍵創(chuàng)建多個(gè)相同的孔

第五步：使用“圓角”命令讓軟質(zhì)絕緣體模型的邊緣更為光滑流暢。并通過“掃掠”功能，定義輪廓（如圖25所示）和軌跡（如圖26所示），創(chuàng)建掃掠實(shí)體特征。

圖24.倒圓角

圖25.定義輪廓特征

圖26.定義路徑特征

圖27.軟質(zhì)絕緣體完整模型

插頭第三部分電源線芯的造型設(shè)計(jì)很簡單，類似于地線的中間插片，是個(gè)圓柱體，所以這里跳過它的設(shè)計(jì)過程。

裝配

各組件設(shè)計(jì)好后，就可以進(jìn)行裝配。由于插頭絕緣體外殼的軟質(zhì)部分與其他部件有緊密的直接關(guān)系，因此它應(yīng)作為首個(gè)組件插入。不要忘記為其添加固定約束命令，以避免潛在錯(cuò)誤。通過約束狀態(tài)功能，我們只需查看零件顏色（如圖28中顯示），即可確定裝配零件的約束情況。

圖28.為首個(gè)組件添加固定約束

逐一裝配其余組件。中望3D 2022在約束面板新增“無關(guān)組件”選項(xiàng)，除了正在添加約束的組件，你可以將無關(guān)組件設(shè)置為隱藏、透明、著色、線框四種顯示狀態(tài)，方便你更清晰地實(shí)時(shí)查看組件。

圖29. 將無關(guān)組件設(shè)置成透明狀態(tài)

組件裝配完成后，你可以查看插頭的爆炸圖，以檢查是否有部件遺漏。

圖30. 插頭裝配體爆炸圖

到此，插頭的組件設(shè)計(jì)和裝配就完成了。可以發(fā)現(xiàn)，新版強(qiáng)大的CAD草圖設(shè)計(jì)能力和三維建模工具，讓整個(gè)設(shè)計(jì)變得非常輕松。