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1927年国民政府定都南京到1937年“七七”事变前，这一时期军阀混战基本结束，中国步入了近代相对快速的发展时期。国民政府着手发展机械工业，国营机械工厂的建设开始起步，民营机械工厂有所发展，取得了一些成绩。

1927年后，国民政府制定实施了一些鼓励民族工业发展和鼓励技术进步的政策措施。1928年颁布《奖励工业品暂行条例》，1929年7月颁布《特种工业奖励法》，1932年颁布《奖励工业技术暂行条例》，这些措施对机械工业的发展有积极影响。

据1934年统计，全国共有民用机械厂1781个、工人45767人，主要集中在上海，占工厂数的90%，工人数的69%(统计不完整，按地区计缺东北、杭州、广州，按部门计缺电力、矿山、交通等专业部门的修配厂）。

为了应对不可避免的日本帝国主义的入侵，国民政府于1932年11月1日成立国防设计委员会，1935年4月更名为资源委员会，1936年3月资源委员会拟定为期5年的《重工业建设计划》，计划建设一批大型国营机械厂。1936年资源委员会在株洲建设中国汽车制造公司，在湘潭筹建中央电工器材厂；兵工系统重点扩建南京、汉阳兵工厂；航空委员会在杭州建飞机制造厂，在南昌建轰炸机制造厂；1936年铁道部在株洲筹建铁路总机厂等。可惜由于对日本帝国主义侵华野心、时间和能力估计不足，这些项目在日寇进逼下于1937年底大都被迫停建或迁址。

到1937年“七七”事变前，中国机械工业具有一定修造能力的工厂，在民用机器制造方面，主要有新中工程公司，永利宁化学公司机器厂，大隆、环球、周恒顺、新民等机器厂；在修造船方面，主要有江南、马尾、求新、大沽、黄埔等厂；在铁路机械修造方面，主要有长辛店、唐山、四方、江岸等厂。有的机械厂已形成较大规模并采用现代化管理办法。如上海大隆机器厂1937年已有机床231台，工人1300名，一年可制造整套棉纺设备4万锭左右；又如广州协同和机器厂，1932年即建立制造工票、记录工时制度；新中工程公司1935年开始在图纸上加注尺寸公差。

此时，也有一些具有一定规模和实力的机械厂，因不敌外商的竞争和刻意打击被兼并，如最大的民营求新制造机器轮船厂，被耶松船厂兼并；扬子机器厂被迫加入日本控制的汉冶萍公司。

1931年“九一八”事变时，东北已有几十家机器厂，沈阳兵工厂和大连机械制作所已是大型机械厂。事变后，日军为了把东北建成侵略中国的基地，大举建设机械厂，至1938年止，新设机械厂180多家，飞机、汽车、兵工、仪表、金属加工等行业俱全，形成了完整的机械工业体系，可惜战后被苏军拆掠一空。

总的看来，此时中国机械工业基础仍很薄弱，技术装备水平不高。据战前对上海248家民营机械厂的调查，有磨床的只七八家，基本上没有较精密的计量、测量仪器。包括军工企业在内，全国有铸钢能力的只有9个厂，共拥有电弧炉12座、总公称能力13.65容量吨，最大的2t。广大的民营机械厂，只有上海的大隆、新中、新民，济南的陆大，汉阳的周恒顺，重庆的华兴等少数机械厂有工程师。战前，国民政府实业部核准的工程师，民营厂累计只有52人。

这个时期的装备主要靠进口，1936年前几年，年均需机械设备近8000万元，国产设备及配件只有2200万元。

1930年7月成立的中央工业试验所机械组，是中国首家机械工程研究机构。

1936年10月统计，全国有19所高等院校办了机械工程院系或专业。