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)計的關(guān)鍵步驟。
圖1.設(shè)計插頭
插頭結(jié)構(gòu)
一個常見的三腳插頭,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,是時候跟著小編的步伐,用中望3D 2022一步一步完成它的設(shè)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(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)計是一樣的,即設(shè)計步驟可以復(fù)刻。
第一步:在XY基準(zhǔn)面上繪制出左/右插片的輪廓草圖,并進行尺寸標(biāo)注。
如果你想要批量修改多個尺寸標(biāo)注,或希望修改標(biāo)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(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(shè)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(zhǔn)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(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),即可一鍵自動創(chuàng)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。
圖7.使用“圓頂”命令自動創(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的造型和自由曲面設(shè)計相關(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(zhì)絕緣體
軟質(zhì)絕緣體模型雖復(fù)雜,但總體可以分為4塊進行造型設(shè)計,如圖10中所示分成藍色、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.藍色部分的輪廓草圖
圖12. 設(shè)置藍色部分的拔模參數(shù)
第二步:
紅色部分:我們需要先創(chuàng)建一個距離藍色部分造型上方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。首先應(yīng)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(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實體。
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。對頂面的直線進行拔模操作,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(xì)的棕色部分實體造型。
圖21.勾勒棕色部分孔的特征
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(chuàng)建12個相同的孔,減少重復(fù)的設(shè)計工作。
圖23.陣列特征一鍵創(chuàng)建多個相同的孔
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(shè)計過程。
裝配
各組件設(shè)計好后,就可以進行裝配。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(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,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),方便你更清晰地實時查看組件。
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)計和裝配就完成了。可以發(fā)現(xiàn),新版強大的CAD草圖設(shè)計能力和三維建模工具,讓整個設(shè)計變得非常輕松。
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