轴锻件加工的设计必须考虑多方面因素和要求，主要包括材料选择、结构设计、强度和刚度分析。对于高速轴还应考虑振动稳定性问题。
轴的设计是以满足结构功能要求为出发点的。就是首先根据轴在具体系统中的作用，设计出满足功能要求的结构，然后再根据载荷与工作要求进行相应的承载能力验算。

事实上，在轴的具体结构未确定之前，轴上力的作用点是难以精确确定的，弯矩的大小和分布情况不能求出。所以，轴的计算通常都是在初步完成结构设计后进行校核计算，计算准则主要包括轴的强度准则、刚度准则，以及轴的振动稳定性准则等。轴的设计通常是按照“结构设计一承载能力验算一结构改进设计一承载能力再验算”的顺序进行的。

通常轴设计的具体程序一般是根据机械传动方案的整体布局，拟定轴上零件的布置和装配方案；选择轴的材料；估算轴的较小直径；进行轴的结构设计；进行承载能力验算，通常包括强度验算、刚度验算和振动稳定性验算等；根据承载能力验算结果，或者确定设计，或者改进设计；绘制轴的零件工作图。
除了上述设计内容以外，还有键或花键的连接强度校核、滚动轴承的寿命验算、滑动轴承的承载能力验算等项工作，与轴的设计有一定的关系，需在轴的设计过程中一并考虑。
就设计方法而论，轴锻件加工的设计可分为常规设计与计算机辅助设计。这两类设计方法的主要差异在于，常规设计中针对轴的承载能力的计算方法主要采用了较为简化的力学模型，计算结果通常欠准确，通常需要用经验数据对计算结果进行一定的校正。但常规设计方法已为广大工程设计熟悉，并为此积累了大量有价值的经验数据，在目前的工程设计中仍占主导地位。