Thiết kế khuôn ép phun là một lĩnh vực kỹ thuật chuyên biệt, tập trung vào việc tạo ra các hệ thống dụng cụ để biến nhựa nóng chảy thành các chi tiết chính xác và có thể lặp lại. Quá trình này đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về hành vi của polymer, động lực học nhiệt và các nguyên lý kỹ thuật cơ khí được áp dụng trong điều kiện sản xuất số lượng lớn. Những yếu tố thiết kế cơ bản bắt đầu từ việc xác định loại khuôn tối ưu—hai tấm cho đơn giản, ba tấm để tách hệ thống kênh dẫn tự động, hoặc khuôn xếp chồng nhằm tăng năng lực sản xuất. Việc xác lập đường phân khuôn là yếu tố then chốt, ảnh hưởng đến cả tính thẩm mỹ của sản phẩm lẫn chức năng của khuôn. Thiết kế lòng khuôn và lõi phải tính đến hiện tượng co ngót vật liệu, đồng thời tích hợp hệ số tỷ lệ phù hợp để đạt được kích thước cuối cùng của chi tiết. Kỹ thuật thiết kế hệ thống cấp liệu bao gồm bố trí kênh dẫn (cân bằng tự nhiên hoặc cân bằng hình học), lựa chọn loại cổng (mép, ngầm, quạt hoặc màng), và thiết kế loe dẫn, với quyết định giữa hệ thống kênh nguội và kênh nóng ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất sử dụng vật liệu và thời gian chu kỳ. Thiết kế hệ thống làm mát sử dụng các kênh đặt chiến lược để rút nhiệt một cách đồng đều, ngăn ngừa cong vênh và giảm thời gian chu kỳ. Hệ thống đẩy sản phẩm ra được tính toán để đảm bảo tháo chi tiết một cách tin cậy thông qua các trụ đẩy, ống lót, thanh gạt hoặc tấm đẩy, được bố trí để tác động lực mà không làm hư hại chi tiết. Các hình dạng chi tiết phức tạp yêu cầu thêm các cơ cấu như cần nâng cho phần lõm, con trượt cho các chi tiết bên hông, và thiết bị tháo ren cho các bộ phận có ren. Thiết kế thoát khí ngăn ngừa tình trạng giữ khí gây cháy hoặc thiếu đầy, trong khi các hệ thống căn chỉnh duy trì độ chính xác trong suốt chu kỳ ép phun. Thiết kế khuôn hiện đại sử dụng phần mềm mô phỏng tiên tiến để dự đoán kiểu điền đầy, hiệu quả làm mát và ứng suất kết cấu, cho phép tối ưu hóa trước khi chế tạo dụng cụ tốn kém. Bản thiết kế khuôn cuối cùng là sự cân bằng giữa hiệu suất kỹ thuật, hiệu quả sản xuất, yêu cầu bảo trì và các yếu tố kinh tế, tạo nên một hệ thống sản xuất bền vững có khả năng liên tục sản xuất các chi tiết chất lượng cao.