塑料安全防护箱（简称安全箱）属高档包装箱，广泛应用于工业、军队、消防、摄影以及科考勘探等领域。国内安全箱无论是在产品材料、结构设计，还是在注塑成型工艺方面与国外先进水平都存在较大的差距。研究安全箱的材料、结构设计和注塑成型工艺对安全箱产品的开发和应用具有重要意义。以安全箱的功能要求、使用特点和成型性能为切入点，选择聚丙烯为基体材料，并通过填充改性方法进行材料改性研究，来提高安全箱材料的力学性能。结果表明：其力学性能明显优于国内同类产品并接近进口产品材料的性能，较好的满足安全箱生产和使用要求。根据塑料件结构设计理论和安全箱的结构和成型特点，完成了某款安全箱产品设计；基于Hypermesh、ANSYS/LS-DYNA及LS-PREPOST软件进行安全箱产品跌落仿真，验证了安全箱产品设计的可靠性。选取安全箱中尺寸最大、形状最为复杂的箱体零件为研究对象，在AMI软件中建立安全箱箱体的数值仿真模型；以回路冷却介质温差和回路管壁温差为衡量指标，研究箱体零件的注塑成型冷却系统的创建；并且根据浇口的数量、布局和阀浇口的控制，对浇注系统进行优化设计。以模具温度、熔体温度、注射速率、保压压力和保压时间为设计变量，以最大缩痕指数和最大翘曲变形为优化目标，通过正交实验设计及有限元数值模拟，揭示了工艺参数对安全箱箱体成型质量影响规律及显著程度，即对最大缩痕指数影响程度依次为：熔体温度、保压时间、注射速率、保压压力、模具温度；对最大翘曲变形的影响程度依次为：熔体温度、保压时间、保压压力、注射速率、模具温度。基于Isight参数优化软件，以正交试验结果为样本，建立工艺参数与成型质量之间关系的响应面近似模型，并利用非支配排序遗传算法在已创建的近似模型内进行全局寻优，最后得到一组最优成型工艺参数组合。通过模拟分析验证表明：将响应面近似模型引入注塑成型工艺优化，可建立注塑成型工艺参数与多目标之间的显示函数关系，采用非支配排序遗传算法在响应面近似模型内完成自主寻优，可以快速、有效确定注塑成型最优工艺参数改善成型质量，并与测试结果吻合。