材料准备：根据齿轮轴的使用要求和性能特点，选择合适的材料，如中碳钢（45钢）、中碳合金钢（40Cr等）。材料的质量直接影响齿轮轴的性能和寿命，需检验材料的硬度、组织结构等是否符合要求，然后根据零件尺寸进行下料，得到所需的坯料。

锻造：对坯料进行锻造，通过锻造可以材料的内部组织，使其更加致密均匀，提高材料的强度和韧性。同时，锻造还能使零件的纤维组织沿轮廓分布，增强零件的综合性能，并且初步成型，接近零件的终形状，减少后续加工余量。

热处理：锻造后的齿轮轴坯料需进行热处理，如正火或退火处理。正火可细化晶粒，提高材料的硬度和强度，切削性能；退火则可锻造应力，降低材料硬度，便于后续加工。

机械加工

粗加工：包括车削外圆、端面，钻中心孔等。先将坯料装夹在车床卡盘上，车削两端面，保证轴的长度尺寸，然后钻中心孔，为后续的加工提供定位基准。接着，粗车各外圆表面，留出的加工余量，一般单边余量在1-2mm左右。

精加工：以中心孔为定位基准，进行半精车和精车外圆、端面等，达到设计要求的尺寸精度和表面粗糙度。对于有键槽的齿轮轴，在车削完成后，需在铣床上采用键槽铣刀加工键槽，保证键槽的尺寸精度和位置精度。

齿形加工：根据齿轮的精度要求和生产批量，选择合适的齿形加工方法。常见的有滚齿、插齿等。滚齿加工效率高，适用于加工直齿和斜齿圆柱齿轮；插齿则适用于加工内齿轮和多联齿轮等。加工过程中，要严格控制齿形误差、齿向误差等精度指标，以保证齿轮的传动精度。

热处理：齿形加工后，通常要对齿轮轴进行淬火等热处理，以提高齿面硬度和性，同时保证心部具有足够的强度和韧性。例如，对于40Cr材料的齿轮轴，可采用中频淬火或渗碳淬火工艺，淬火后齿面硬度可达HRC58-62。淬火后需进行回火处理，淬火应力，稳定组织和尺寸，防止零件在使用过程中出现变形和开裂。

磨削加工：为了进一步提高齿轮轴的尺寸精度和表面质量，对淬火后的齿轮轴进行磨削加工。包括外圆磨削和齿面磨削。外圆磨削可保证轴颈的尺寸精度和圆柱度，表面粗糙度可达Ra0.4-0.8μm；齿面磨削能提高齿形精度和齿面光洁度，降低齿轮传动的噪声，提高传动效率。

表面处理：根据齿轮轴的使用环境和性能要求，可进行一些表面处理工艺，如镀硬铬、发黑等。镀硬铬可以提高零件表面的硬度和性，同时具有良好的耐腐蚀性；发黑处理可使零件表面形成一层黑色的氧化膜，起到防锈和美观的作用。

检验：对加工完成的齿轮轴进行全面的检验，包括尺寸精度、形状精度、位置精度、齿形精度、表面硬度、表面粗糙度等指标的检测。采用量具如卡尺、千分尺、三坐标测量仪、齿轮测量中心等进行测量，确保零件符合设计图纸的要求。对于不合格品，分析原因并采取相应的措施进行改进，如重新加工、调整工艺等。

装配：将检验合格的齿轮轴与其他零件如齿轮、轴承、键等进行装配，形成完整的传动部件。装配过程中，要注意零件的安装顺序、配合精度和装配间隙等，确保装配质量。例如，齿轮与轴的装配要保证齿轮的轴向位置和径向跳动符合要求，轴承的安装要注意润滑和密封，防止出现漏油和轴承损坏等问题。