虽然在日常生活中，小小的插头几乎无处不在，但你知道内里乾坤吗？

原来插头分解后，也有属于其相应的零件结构，下面我们将通过中望3D，展示插头设计的关键步骤。

设计插头

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插头结构

一个常见的三脚插头，主要由以下三部分组成：

图1：插头的结构

由上表可见，插头的三部分因功能不同，所以使用的材料也不同。其中插片是使电器与电源直接相连的零件，多采用高韧性的铁、镀镍铜等金属材料制成，以保证插拔不变形，持久耐用。插头的绝缘体外壳与人手直接接触，所以为防止漏电触电，需用PVC等高阻燃绝缘材料制作。而电阻小、导电性能强的稳定金属——铜，则是插头电源线芯的不二之选。

现在，是时候跟着小编的步伐，用中望3D 2022一步一步完成它的设计。

金属插片

火线和零线的插片

出于安全考虑，三孔插座的接线必须遵循“左零右火上接地”的准则：左侧接零线（N），右侧接火线（L），中间位置接地线（E）。所以在三脚插头中，左右插片分别通过插座接入零线（N）和火线（L）。但它们俩的设计是一样的，即设计步骤可以复刻。

第一步：在XY基准面上绘制出左/右插片的轮廓草图，并进行尺寸标注。

如果你想要批量修改多个尺寸标注，或希望修改标注的同时按比例缩放整个草图，不妨试一试最新版中望3D 2022中的“标注编辑”功能，相信这可以轻松满足你的需求，让你的草图修改更简单快速。

图2：绘制左/右插片轮廓草图

第二步：拉伸第一步的轮廓草图，创建出左/右插片的基本造型，而后进行倒圆角（图4绿色部分）和倒斜角（图4红色部分）的精细处理。

图3：插片基础造型

图4：倒圆角（绿色）和斜角（红色）

地线的插片

另外，三脚插头的中间插片通过插座接入地线（E），能防止大功率或金属外壳电器静电或漏电对人体造成伤害，起到重要的电气防护作用。所以相较两脚插头，三脚插头更为安全。要有效设计出三脚插头中间插片的特殊外观，我这里会用到新版的一个特殊功能。

第一步：在XY基准面绘制出一个圆作为基本造型，并沿着Z轴方向拉伸它。

在新版的“拉伸”功能中，使用“轮廓封口”（图6的红色框起部分），即可拉伸出面而不是实体。为什么这么做？继续往下看。

图5：基本造型圆

图6：拉伸功能

第二步：使用新版的“圆顶”命令，提前设置边界、高度等参数，即可一键自动创建半球面，这也是为什么在上个步骤中，我们需要拉伸出面而不是实体。

图7：使用“圆顶”命令自动创建半球面

绝缘体

插头的绝缘体外壳分为硬软质两部分，其中硬质绝缘体是一个简单的结构，软质绝缘体结构则复杂许多，但我们可以用新版改进的造型和自由曲面设计相关命令，轻松完成它。

硬质绝缘体

第一步：在YZ基准面绘制出硬质绝缘体的轮廓草图，并添加尺寸标注。

图8：硬质绝缘体轮廓草图

第二步：对上个步骤的轮廓草图进行“拉伸”，完成图9所示造型。

图9：拉伸功能

软质绝缘体

软质绝缘体模型虽复杂，但总体可以分为4块进行造型设计，如图10中所示分成蓝色、绿色、红色、棕色部分。

图10：软质绝缘体结构划分

第一步：

蓝色部分：首先在YZ基准面上绘制出轮廓草图，并沿着X轴将其拉伸成11mm长的造型。然后设置2.6°的拔模角度，完成造型下面较短两边的拔模操作。

图12：设置蓝色部分的拔模参数

第二步：

红色部分：我们需要先创建一个距离蓝色部分造型上方22mm处的YZ基准面；然后绘制出如图13所示的轮廓草图；接着，创建出如图14所示的边缘，完成初步造型。

图13：红色部分的轮廓草图

图14：红色部分的边缘

随后，利用自由曲面模块功能完成曲面设计。首先应用“U/V曲面”功能，通过选中一个面的2条U曲线和2条V曲线，来创建曲面（如图15所示）。创建出所有曲面后，使用“缝合”功能，即可将它们无缝合并成一个实体。

图15：用U/V曲面功能创建各曲面

图16：缝合所有曲面

第三步：

绿色部分：首先在YZ基准面上绘制出轮廓草图（如图17黑线所示），并沿着X轴将其拉伸成26mm长的造型。对顶面的直线进行拔模操作，设置30°拔模角度（如图18所示）。

图17：绿色部分的轮廓草图

图18：绿色部分的拔模参数

第四步：

棕色部分：先在红色部分的造型上方创建YZ基准面，并画出轮廓草图（如图19所示），然后沿着X轴将其拉伸至16.5mm长的造型。整个绝缘体的外观如图20所示。

图19：棕色部分的轮廓草图

图20：软质绝缘体的四个部分

接下来，为了优化棕色部分的造型，我们需要勾勒出棕色部分孔的特征（如图21所示），然后应用“布尔运算”的差集运算（图22红色框起部分），去掉指定的多余实体部分，并沿着X轴拉伸，从而得到一个更精细的棕色部分实体造型。

图21：勾勒棕色部分孔的特征

图22：通过布尔运算的差集运算拉伸棕色部分

不得不提下中望3D 2022新增的“阵列特征”功能，它能一次性在棕色部分造型中创建12个相同的孔，减少重复的设计工作。

图23：阵列特征一键创建多个相同的孔

第五步：使用“圆角”命令让软质绝缘体模型的边缘更为光滑流畅。并通过“扫掠”功能，定义轮廓（如图25所示）和轨迹（如图26所示），创建扫掠实体特征。

图24：倒圆角

图25：定义轮廓特征

图26：定义路径特征

图27：软质绝缘体完整模型

插头第三部分电源线芯的造型设计很简单，类似于地线的中间插片，是个圆柱体，所以这里跳过它的设计过程。

装配

各组件设计好后，就可以进行装配。由于插头绝缘体外壳的软质部分与其他部件有紧密的直接关系，因此它应作为首个组件插入。不要忘记为其添加固定约束命令，以避免潜在错误。通过约束状态功能，我们只需查看零件颜色（如图28中显示），即可确定装配零件的约束情况。

图28：为首个组件添加固定约束

逐一装配其余组件。中望3D 2022在约束面板新增“无关组件”选项，除了正在添加约束的组件，你可以将无关组件设置为隐藏、透明、着色、线框四种显示状态，方便你更清晰地实时查看组件。

图29：将无关组件设置成透明状态

组件装配完成后，你可以查看插头的爆炸图，以检查是否有部件遗漏。

图30：插头装配体爆炸图

到此，插头的组件设计和装配就完成了。可以发现，新版强大的CAD草图设计能力和三维建模工具，让整个设计变得非常轻松。