机械零件的设计常按下列步骤进行：1）拟定零件的计算简图； 2）确定作用在零件上的载荷；3）选择合适的材料；4）根据零件可能出现的失效形式，选用相应的判定条件，确定零件的形状和主要尺寸，应当注意，零件尺寸的计算值一般并不是终采用的数值，设计者还要根据制造零件的工艺要求和标准、规格加以圆整；5）绘制工作图并标注必要的技术条件。
以上所述为设计计算。在实际工作中，也常采用相反的方式——校核计算。这时先参照实物（或图纸）和经验数据，初步拟定零件的结构和尺寸，然后再用有关的判定条件进行验算。还应注意，在一般机器中，只有一部分零件是通过计算确定其形状和尺寸的，而其余的零件则仅根据工艺要求和结构要求进行设计。
在机器或机械中，任何零件都不是孤立存在的。因此在结构设计中除了研究零件本身的功能和其它特征外，还必须研究零件之间的相互关系。
零件的相关分为直接相关和间接相关两类。凡两零件有直接装配关系的，成为直接相关。没有直接装配关系的相关成为间接相关。间接相关又分为位置相关和运动相关两类。位置相关是指两零件在相互位置上有要求，如减速器中两相邻的传动轴，其中心距必须保证一定的精度，两轴线必须平行，以保证齿轮的正常啮合。运动相关是指一零件的运动轨迹与另一零件有关，如车床刀架的运动轨迹必须平行于于主轴的中心线，这是靠床身导轨和主轴轴线相平行来保证的，所以，主轴与导轨之间位置相关；而刀架与主轴之间为运动相关。
多数零件都有两个或更多的直接相关零件，故每个零件大都具有两个或多个部位在结构上与其它零件有关。在进行结构设计时，两零件直接相关部位必须同时考虑，以便合理地选择材料的热处理方式、形状、尺寸、精度及表面质量等。同时还必须考虑满足间接相关条件，如进行尺寸链和精度计算等。一般来说，若某零件直接相关零件愈多，其结构就愈复杂；零件的间接相关零件愈多，其精度要求愈高。
机械设计师在设计的过程中，一定要认真参考规范设计的细节标准问题，保证设计机械产品符合国家相关的排放标准，促进机械产品的节能、环保和生产。
在机械产品设计的三维建模技术运用中，技术人员首先要对样品的设计参数进行深入分析，使用3D点数据测量的方法，对虚拟样机的产品结构进行前期开发。参考同类型产品的设计优势，对采集的点数据进行处理，确保产品设计过程中的各项零件大小、硬度符合规定。使用CAD曲面构造的方式，创建后期的造型。
为了保证机械产品设计中的零件组合方式的科学合理，还需要构造人员使用CAD软件牛成NC程序，对机械的各个零件标准进行后期优化，对前期的CAD制作参数进行整理，生成ATL文件，并且将其拆分成单个设计板块，将文字和设计图片进行对应存档。如果后期生产活动中存在技术问题，可以及时调取单个板块的原始设计参数，作出有益的修正，确保机械产品使用性能的提高。
使用模具NC加工的方式，保证建模产品的快速成型制造。对成型模具进行前期的技术测试，在保证生产模具符合设计的强度需要之后，才能够开展大批量的生产复制活动，从而将产品设计活动中的耗损率降低到较小水平。
在产品的工艺装配活动中，工作人员需要对产品生产工艺设计流程进行优化，对于工模具设计的方法，应该融入新型的理念。推行标准化的产品生产，降低标准件生产过程中的单个产品差异，从而吸引投资商进行外购件的采购。
对于建模产品的制造执行与参数更改，设计人员应该考虑到机械三维设计模型与实体转化之间的差异，集合公司的设计人员对参数更改的方案进行探讨，终对产品外观设计的更改计划进行审慎安排。在产品生产尺寸控制的过程中，应该对零部件数控加工代码进行反复调试，确保CAX集成数据收集成功。