张学良的英国顾问端纳，曾向他出示由平奉路局公款付给捷克军火商的单据，常荫槐假借他的名义向捷克订购了三万支步枪。杨宇霆承认是买给黑龙江山林警备队用的，理由是比东三省兵工厂出产的好。
大约此时开始量产17式65轻机枪，13式79重机枪。 均系仿造自日式机枪。
1928年厂内成立科学研究会，各厂厂长、技师、技士均为当然委员，每星期集会一两次。由药厂厂长洪中为会长，集中研究兵工科学技术。原枪管钢均为进口，经铸造厂几十次反复试炼，终于制出在质量与化学物理性质上与舶来品相当的锰硅合金钢材。由此，东三省兵工厂的枪管钢就由其铸造厂自行供应。燃料煤原用东北千金寨出产的煤块，质量良好，火力亦强。但该煤矿为日人所控制，改用西安八大壕煤矿产品代替。生铁原用本溪煤铁公司所生产者，后来改用大冶铁矿。自制高级钢材的范围，后来扩大到炮身钢。硝石，硫磺等原料由智利等转为使用河北、山西等各省提炼的产品。
1929年1月10日杨宇霆与常荫槐为张学良所杀，远因是二人恃功而骄，过于跋扈，近因是杨拒绝交出兵工厂收支和年终报告。兵工厂督办为臧式毅接任。臧曾任保安司令，辽宁省省长等职，满州国成立后，出任奉天省省长、民政部总长、参议府议长等职。
1929年时，兵工署资料称为辽宁兵工厂，日出13式79步枪130枝，枪弹41万发，全年出17式轻机枪300梃，13式重机枪50梃。工人17,000名。并说该厂连年扩充，至今建设尚未告终。
中原大战于1930年4月到9月进行，在大战期间处于举足轻重地位的张学良，当局势日趋明朗时，于9月18日通电拥蒋，派兵入关。10月15日阎锡山，冯玉祥宣布下野。
1930年，由于张学良号召弭兵，而且兵工厂欠款甚巨，因此利用兵工厂机器开始生产民间物资。多使用厂剩余的脚料，如枪托木剩余的脚料制成家具等。在沈阳大西关成立东生源售品处，凡属五金材料、锅炉暖汽片、水泵机器、工具家具等，都可透过东生源向兵工厂订购。并有样品目录陈列，供人选购。张学良并计划将兵工厂改为民用工厂，派王卓然、叶弼亮二人出国考察，接洽外国专家来改建东三厂兵工厂，准备制造汽车和拖拉机。并成立了一个经济委员会，由省长臧式毅为主任委员，与美国一个工程公司斯通与阜伯斯特签定合约，该公司并派一名技师胡欣至兵工厂了解情况， 后因918事起而未果。
1931年，试制10发自动步枪，已生产样枪，试验成功。9月18日，日军炸毁了南满铁路柳条湖附近铁路，诬指是附近北大营中的中国士兵所破坏。引发918事变。中国方面并无有组织的抵抗，只指望国际联盟调解。日军在4个月内占领东北三省。占领沈阳后，改东三省兵工厂为关东军野战兵器厂。
1932年3月1日满洲国成立，10月由满州国政府(50%)、日本财阀大仓(Okura Trading Co.,25%)、三井物产(Mitsui Bussan K.K., 25%)投资，改为奉天造兵所株式会社(Hoten Zohei-sho Kabushiki Kaishe, Hoten Arsenal Co.Ltd.)。由陆军中将黑崎岩次郎任社长。 Mukden为俄人名称，一般英文数据通用。
1934年3月1日，满洲国改称满洲帝国，溥仪称帝，年号康德。
1935年兵工署记录，参造辽造98步枪之工作图纸，将巩县兵工厂所造元年式步枪改为发射尖弹。可能在918事件之前，东三省兵工厂已将工作图交与中央，或在事变之后，工作人员带了图纸逃到关内。
1936年12月12日，张学良与杨虎城，在西安挟持蒋委员长兵谏，史称西安事变。事后张被软禁至1988年才在台湾释放。1994年客居美国夏威夷。
1937年满洲政府投资二千万元，全资本额二千五百万元，改为理事制，扩充为八课及六个制造所。全厂机器已逾万部。由三村友茂任理事长。增建高射炮厂。最盛时期有职员1,200余人，工人30,000余人。
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