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                原來插頭是這樣設計的,看完你學會了嗎?

                經驗技巧 2021-09-06 17:23:05 148

                雖然在日常生活中,小小的插頭幾乎無處不在,但你知道內里乾坤嗎?

                原來插頭分解后,也有屬于其相應的零件結構,下面我們將通過中望3D,展示插頭設計的關鍵步驟。


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                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:


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                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、導電性能強的穩定金屬——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,左右插片分別通過插座接入零線(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基準面上繪制出左/右插片的輪廓草圖,并進行尺寸標注。


                如果你想要批量修改多個尺寸標注,或希望修改標注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。


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                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,創建出左/右插片的基本造型,而后進行倒圓角(圖4綠色部分)和倒斜角(圖4紅色部分)的精細處理。


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                圖3. 插片基礎造型


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                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,我這里會用到新版的一個特殊功能。


                第一步:在XY基準面繪制出一個圓作為基本造型,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體。為什么這么做?繼續往下看。


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                圖5.基本造型圓


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                圖6.拉伸功能


                第二步:使用新版的“圓頂”命令,提前設置邊界、高度等參數,即可一鍵自動創建半球面,這也是為什么在上個步驟中,我們需要拉伸出面而不是實體。


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                圖7.使用“圓頂”命令自動創建半球面


                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,軟質絕緣體結構則復雜許多,但我們可以用新版改進的造型和自由曲面設計相關命令,輕松完成它。


                -硬質絕緣體


                第一步:在YZ基準面繪制出硬質絕緣體的輪廓草圖,并添加尺寸標注。


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                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。


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                圖9.拉伸功能


                -軟質絕緣體


                軟質絕緣體模型雖復雜,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。


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                圖10.軟質絕緣體結構劃分


                第一步:


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


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                圖11.藍色部分的輪廓草圖


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                圖12. 設置藍色部分的拔模參數


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                紅色部分:我們需要先創建一個距離藍色部分造型上方22mm處的YZ基準面;然后繪制出如圖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。


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                圖13.紅色部分的輪廓草圖


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                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計。首先應用“U/V曲面”功能,通過選中一個面的2條U曲線和2條V曲線,來創建曲面(如圖15所示)。創建出所有曲面后,使用“縫合”功能,即可將它們無縫合并成一個實體。


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                圖15.用U/V曲面功能創建各曲面


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                圖16.縫合所有曲面


                第三步:


                綠色部分:首先在YZ基準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。對頂面的直線進行拔模操作,設置30°拔模角度(如圖18所示)。


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                圖17. 綠色部分的輪廓草圖


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                圖18.綠色部分的拔模參數


                第四步:


                棕色部分:先在紅色部分的造型上方創建YZ基準面,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。整個絕緣體的外觀如圖20所示。


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                圖19.棕色部分的輪廓草圖


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                圖20.軟質絕緣體的四個部分


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


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                圖21.勾勒棕色部分孔的特征


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                圖22.通過差集運算拉伸棕色部分


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


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                圖23.陣列特征一鍵創建多個相同的孔


                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。并通過“掃掠”功能,定義輪廓(如圖25所示)和軌跡(如圖26所示),創建掃掠實體特征。


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                圖24.倒圓角


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                圖25.定義輪廓特征


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                圖26.定義路徑特征



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                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,類似于地線的中間插片,是個圓柱體,所以這里跳過它的設計過程。


                裝配


                各組件設計好后,就可以進行裝配。由于插頭絕緣體外殼的軟質部分與其他部件有緊密的直接關系,因此它應作為首個組件插入。不要忘記為其添加固定約束命令,以避免潛在錯誤。通過約束狀態功能,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。


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                圖28.為首個組件添加固定約束


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


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                圖29. 將無關組件設置成透明狀態


                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。


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                圖30. 插頭裝配體爆炸圖


                到此,插頭的組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松。


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