原材料准备：根据齿轮轴的使用要求和性能特点，选择合适的材料，如合金钢20CrMnTi、40Cr等。原材料需进行严格的检验，包括化学成分分析、硬度检测、探伤检查等，以确保材料的质量和性能符合要求。检验合格后，将原材料切割成合适的坯料尺寸，为后续加工做好准备。

锻造：对坯料进行锻造，通过加热坯料至合适的锻造温度范围，利用锻造设备施加外力，使金属材料产生塑性变形，从而金属的内部组织，使其更加致密均匀，提高材料的强度和韧性。同时，锻造过程也能初步形成齿轮轴的大致形状，为后续的机械加工减少余量，提高加工效率。

机械加工

粗加工：进行车削加工，将坯料装夹在车床上，按照设计尺寸对轴的外圆、端面等进行粗车，留出的加工余量。然后进行钻中心孔，为后续的加工提供定位基准。接着使用铣床对花键部分进行粗铣，加工出花键的大致轮廓。对于齿轮部分，采用滚齿工艺进行粗加工，使用滚齿机按照设计的模数、齿数等参数，滚切出齿轮的齿形，此时的齿形精度相对较低，需后续进一步加工。

半精加工：对粗加工后的零件进行半精车，进一步提高轴的外圆和端面的尺寸精度和表面粗糙度。同时，对花键和齿轮进行半精加工，如采用插齿或剃齿工艺对齿轮进行加工，以提高齿形精度和表面质量。对于花键，可采用拉削或精铣的方法，进一步修正花键的尺寸和形状精度。

精加工：采用高精度磨床对轴的外圆、花键及齿轮进行磨削加工。对于外圆，通过精密外圆磨床，将轴的外圆尺寸精度控制在较高水平，表面粗糙度达到Ra0.2-Ra0.8μm。对于花键，使用花键磨床进行磨削，控制花键的键宽、键长、小径、大径等尺寸精度，形位公差如直线度、同轴度等可达到±0.005mm以内。对于齿轮，采用精密磨齿机进行磨齿加工，使齿轮精度达到ISO1328标准中的4级至6级精度，齿形、齿向误差能控制在极小范围内，例如齿形误差可控制在±0.02mm以内。

热处理：根据齿轮轴的性能要求，进行相应的热处理。常见的热处理工艺有渗碳淬火、调质处理等。例如，对于承受较大冲击载荷和磨损的齿轮轴，通常采用渗碳淬火工艺。将零件放入渗碳炉中，在的温度和气氛下进行渗碳，使零件表面获得高的含碳量，然后进行淬火和低温回火，使零件表面具有高硬度、高性和良好的性能，而心部仍保持足够的强度和韧性。在热处理过程中，需控制加热温度、保温时间、冷却速度等参数，以确保热处理质量的稳定性和一致性。

表面处理：为了进一步提高齿轮轴的性、耐腐蚀性和表面硬度等性能，可对其进行表面处理。常见的表面处理方法有氮化、镀硬铬等。氮化处理是在温度下使氮原子渗入零件表面，形成一层硬度高、性好的氮化层，能提高零件的表面硬度、抗咬合性和性。镀硬铬则可以提高零件表面的硬度和光洁度，降低摩擦系数，同时也能增强零件的耐腐蚀性。

精密测量与质量检测：在加工过程的各个环节，都要进行严格的测量和检测。使用高精度的测量仪器，如三坐标测量仪、齿轮测量中心等，对零件的尺寸、形位公差、齿形齿向等参数进行测量，确保各项指标符合设计要求。同时，采用金相显微镜对材料的金相组织进行分析，检查热处理后的组织是否符合要求。此外，还需进行硬度检测、探伤检测等，以全面评估零件的质量和性能。对于检测出的不合格产品，及时进行分析和处理，找出原因并采取相应的改进措施，以避免批量性的质量问题。

装配与调试：将加工好的精密花键齿轮轴与其他相关零部件进行装配，装配过程中要严格按照装配工艺要求进行操作，确保各个零件的安装位置准确无误。装配完成后，对整个传动系统进行调试，检查齿轮轴的运转情况，包括转动灵活性、传动精度、噪声等指标。如有问题，及时进行调整和，直至整个系统达到设计要求的性能指标。