雖然在日常生活中，小小的插頭幾乎無處不在，但你知道內裡乾坤嗎？

原來插頭分解後，也有屬於其相應的零件結構，下面我們將透過中望3D，展示插頭設計的關鍵步驟。

圖1：設計插頭

插頭結構

一個常見的三腳插頭，主要由以下三部分組成：

表1：插頭的結構

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、鍍鎳銅等金屬材料製成，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等高阻燃絕緣材料製作。而電阻小、導電效能強的穩定金屬——銅，則是插頭電源線芯的不二之選。

現在，是時候跟著小編的步伐，用中望3D 2022一步一步完成它的設計。

金屬插片

火線和零線的插片

出於安全考慮，三孔插座的接線必須遵循“左零右火上接地”的準則：左側接零線（N），右側接火線（L），中間位置接地線（E）。所以在三腳插頭中，左右插片分別透過插座接入零線（N）和火線（L）。但它們倆的設計是一樣的，即設計步驟可以復刻。

第一步：在XY基準面上繪製出左/右插片的輪廓草圖，並進行尺寸標註。

如果你想要批次修改多個尺寸標註，或希望修改標註的同時按比例縮放整個草圖，不妨試一試最新版中望3D 2022中的“標註編輯”功能，相信這可以輕鬆滿足你的需求，讓你的草圖修改更簡單快速。

圖2：繪製左/右插片輪廓草圖

第二步：拉伸第一步的輪廓草圖，創建出左/右插片的基本造型，而後進行倒圓角（圖4綠色部分）和倒斜角（圖4紅色部分）的精細處理。

圖3：插片基礎造型

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透過插座接入地線（E），能防止大功率或金屬外殼電器靜電或漏電對人體造成傷害，起到重要的電氣防護作用。所以相較兩腳插頭，三腳插頭更為安全。要有效設計出三腳插頭中間插片的特殊外觀，我這裡會用到新版的一個特殊功能。

第一步：在XY基準面繪製出一個圓作為基本造型，並沿著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體。為什麼這麼做？繼續往下看。

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，提前設定邊界、高度等引數，即可一鍵自動建立半球面，這也是為什麼在上個步驟中，我們需要拉伸出面而不是實體。

圖7：使用“圓頂”命令自動建立半球面

絕緣體

插頭的絕緣體外殼分為硬軟質兩部分，其中硬質絕緣體是一個簡單的結構，軟質絕緣體結構則複雜許多，但我們可以用新版改進的造型和自由曲面設計相關命令，輕鬆完成它。

硬質絕緣體

第一步：在YZ基準面繪製出硬質絕緣體的輪廓草圖，並新增尺寸標註。

圖8：硬質絕緣體輪廓草圖

第二步：對上個步驟的輪廓草圖進行“拉伸”，完成圖9所示造型。

圖9：拉伸功能

軟質絕緣體

軟質絕緣體模型雖複雜，但總體可以分為4塊進行造型設計，如圖10中所示分成藍色、綠色、紅色、棕色部分。

圖10：軟質絕緣體結構劃分

第一步：

藍色部分：首先在YZ基準面上繪製出輪廓草圖，並沿著X軸將其拉伸成11mm長的造型。然後設定2。6°的拔模角度，完成造型下面較短兩邊的拔模操作。

圖12：設定藍色部分的拔模引數

第二步：

紅色部分：我們需要先建立一個距離藍色部分造型上方22mm處的YZ基準面；然後繪製出如圖13所示的輪廓草圖；接著，創建出如圖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

隨後，利用自由曲面模組功能完成曲面設計。首先應用“U/V曲面”功能，透過選中一個面的2條U曲線和2條V曲線，來建立曲面（如圖15所示）。創建出所有曲面後，使用“縫合”功能，即可將它們無縫合併成一個實體。

圖15：用U/V曲面功能建立各曲面

圖16：縫合所有曲面

第三步：

綠色部分：首先在YZ基準面上繪製出輪廓草圖（如圖17黑線所示），並沿著X軸將其拉伸成26mm長的造型。對頂面的直線進行拔模操作，設定30°拔模角度（如圖18所示）。

圖17：綠色部分的輪廓草圖

圖18：綠色部分的拔模引數

第四步：

棕色部分：先在紅色部分的造型上方建立YZ基準面，並畫出輪廓草圖（如圖19所示），然後沿著X軸將其拉伸至16。5mm長的造型。整個絕緣體的外觀如圖20所示。

圖19：棕色部分的輪廓草圖

圖20：軟質絕緣體的四個部分

接下來，為了最佳化棕色部分的造型，我們需要勾勒出棕色部分孔的特徵（如圖21所示），然後應用“布林運算”的差集運算（圖22紅色框起部分），去掉指定的多餘實體部分，並沿著X軸拉伸，從而得到一個更精細的棕色部分實體造型。

圖21：勾勒棕色部分孔的特徵

圖22：透過布林運算的差集運算拉伸棕色部分

不得不提下中望3D 2022新增的“陣列特徵”功能，它能一次性在棕色部分造型中建立12個相同的孔，減少重複的設計工作。

圖23：陣列特徵一鍵建立多個相同的孔

第五步：使用“圓角”命令讓軟質絕緣體模型的邊緣更為光滑流暢。並透過“掃掠”功能，定義輪廓（如圖25所示）和軌跡（如圖26所示），建立掃掠實體特徵。

圖24：倒圓角

圖25：定義輪廓特徵

圖26：定義路徑特徵

圖27：軟質絕緣體完整模型

插頭第三部分電源線芯的造型設計很簡單，類似於地線的中間插片，是個圓柱體，所以這裡跳過它的設計過程。

裝配

各元件設計好後，就可以進行裝配。由於插頭絕緣體外殼的軟質部分與其他部件有緊密的直接關係，因此它應作為首個元件插入。不要忘記為其新增固定約束命令，以避免潛在錯誤。透過約束狀態功能，我們只需檢視零件顏色（如圖28中顯示），即可確定裝配零件的約束情況。

圖28：為首個元件新增固定約束

逐一裝配其餘元件。中望3D 2022在約束面板新增“無關元件”選項，除了正在新增約束的元件，你可以將無關元件設定為隱藏、透明、著色、線框四種顯示狀態，方便你更清晰地實時檢視元件。

圖29：將無關元件設定成透明狀態

元件裝配完成後，你可以檢視插頭的爆炸圖，以檢查是否有部件遺漏。

圖30：插頭裝配體爆炸圖

到此，插頭的元件設計和裝配就完成了。可以發現，新版強大的CAD草圖設計能力和三維建模工具，讓整個設計變得非常輕鬆。