火炮廠有了足夠的經費，朱慈烺就投入到米涅式步槍研發中，它的制造技術在明末其實已經不難，朱慈烺把設計圖和零件草圖畫出來，大明會做鳥铳的匠戶完全可以仿制，更何況朱慈烺找來的都是京城頂尖的匠人，還有湯若望、孫和鼎等内行的領導，做出來不是難事。
朱慈烺知道，米涅式步槍主要包括三個部分：瞄準射擊方向和控制反應推進力的槍管；一個由扳機控制的槍機，用來擊發火藥；以及一個使得武器對身體更加舒适和穩固的槍托，每一部分都不斷地修正以改進性能，到時候，整槍的性能就會有巨大的飛躍，射程什麼的會大大提高，四五百步不成問題。朱慈烺當然不會放棄在明末批量生産米涅步槍的機會，大明将士用米涅步槍“砰砰砰”幹掉滿清騎兵想一想都很爽。
米涅步槍，是由米涅彈的發明者，法軍奧爾良獵兵隊上尉克勞德·愛迪爾内·米涅和上尉亨利·古斯塔夫·德維基内開發出來的前裝速射槍，采用米涅發明的圓頭柱殼鉛彈。
米涅彈可以很輕松用推彈杆推入槍膛，從而大大提高了射速，而且該彈在彈體周圍車以螺紋以配合膛線，螺紋中間以動物油填塞子彈的底部使用軟木材料。射擊時，火藥氣體沖擊軟木，軟木受瞬間沖擊後猛然撐大子彈。由于子彈被撐大，所以在發射瞬間就可以依靠槍彈本身完成膛室的密封而不會洩露火藥氣體導緻槍彈的動能喪失。這樣就解決了舊式前裝槍的膛室密閉問題，大大增強了槍支的射速，射程和安全性，避免密閉良好不易導緻火藥渣殘留堵塞槍管引發炸膛，它的出現，宣告了線膛槍做為步兵大批量裝備的時代來臨。
朱慈烺知道，在明末做米涅步槍的燧發槍機部件并不困難，找工匠按圖制作然後組裝就是了。唯一的新東西，就是一個手工拉床。但這種拉床對精度的要求不高，朱慈烺設計圖畫出來後，湯若望便組織火炮廠的大明鐵匠造出來了。
明代匠戶是世襲身份，隸屬于工部，分輪班匠﹑住坐匠二類，都有花名冊可查。大明的朝廷規定﹕輪班匠須一年或五年一班輪流到官手工作坊服役﹐每班平均三個月。住坐匠則是每月到官方手工作坊中服役十天。不過，朱慈烺知道，把匠戶當奴隸是搞不好軍械創新的，槍炮的質量也會嚴重受損。比如明末火器制度敗壞，鳥铳無人敢用——因為官府克扣甚至不給工錢，匠戶們為了養家糊口接其他有錢賺的活計，也隻能草草完工，敷衍了事。這樣的環境下生産出來的武器其質量可想而知，火炮也經常因為火藥裝太滿炸膛，或者太少而失效，所以擁有火器優勢時，大明朝的軍隊遇到滿清鞑子，也經常潰敗。朱慈烺吸取教訓，給每個匠人每人每月五兩銀子的工錢，一年就是六十兩銀子，這算是一大筆錢。
以明朝的貨币單位算，一兩銀子十錢，一錢等于一百文，明朝普通工人一天的平均收入大概也就五六文。收入高的工人，比如為國家打工的，在現代算是事業編制的柴薪皂隸：輪到當役了，派給當官的跟班，柴薪皂隸就是買柴燒水、幹雜活，年收入20兩銀子，每月也就一兩多銀子；馬夫，給明朝的公務員趕馬，出差辦事使用，相當于現在的事業單位的司機：年收入40兩，平均每月不到三兩銀子。
朱慈烺了解各方面的收入情況，給匠戶們每月發五兩銀子，他們幹活的積極性大大提高，當然，提高工錢之後，湯若望對工人進行了績效考核，如果做的廢品太多，也是要扣工錢的。
另外，處于保密的需要，朱慈烺還發給他們每人每月二兩銀子的安家費，他們的家人也都接到了大明火炮廠。
前面說到過，米涅步槍主要包括三個部分：瞄準射擊方向和控制反應推進力的槍管；一個由扳機控制的槍機，用來擊發火藥；以及一個使得武器對身體更加舒适和穩固的槍托。
朱慈烺先考慮的是槍托，現代類型的肩托是由一條簡陋固定短槍管的直木梁演化而來，在明末的戰争中，部隊往往聚集在一起、而且都是近距離搏殺，準确性要求不是那麼高，槍托由木匠憑借傳統方法用木頭雕刻就可以了，不存在任何技術難點。
米涅步槍關鍵的部位是槍管的質量。朱慈烺知道，它的可靠性卻由槍機決定，這是最精巧的機械部件，也是最先進的。除了少數例外，所有早期的火槍都是從槍口裝藥，而且是靠直接點火來引燃火藥。不穩定的化合物經常在敲擊下發生劇烈爆炸，因此一定要在靠近槍管永久封閉的尾部上鑽一個小小的火孔，用來從外面引燃火藥，并且在與點火孔連接的火藥池上放置一點精制的起爆藥來保證可靠性。在最早的火槍中，和火炮一樣，火藥由一個在手中的緩燃引信引爆。在火繩槍機中該過程是機械化的，引火繩由一臂狀物控制，當扣下扳機松開彈簧時，臂狀物就迅速放下燃燒端，點燃起爆藥。
在明代，其鳥铳已經配備完整的火繩槍機了，改造成燧發槍機也不存在技術難題。朱慈烺去火炮廠看過大明的工匠做鳥铳槍管：幾個老匠戶各自找來幾塊熟鐵打成片狀，把這些熟鐵片燒紅了，中間墊着一根圓形鋼條，在一個鋼制半圓形凹槽裡反複轉動敲打，把熟鐵片敲成槍管形狀，然後再用鐵粉和硼砂焊合縫隙處，反複敲打直到焊接處牢固了。槍管粗成型後，再由一個匠戶把槍管放在一個鑽孔器械上鑽孔，鑽頭上塗油，一點一點換上大些的鑽頭，一點點刨掉槍管内部不均勻處，直到在槍管裡面鑽出一個平滑的内膛。這鑽孔的技術含量最高，工夫也最花時間，一個匠戶要鑽上十幾天才能鑽出一根合格的槍管。
朱慈烺和湯若望指導他們改進了做槍管的方法：截取一鐵闆條，比要做的槍管稍長，把長邊卷在一根長的圓柱上，成為長管，使邊緣略微重疊，随後将兩邊焊接在一起。長管也可以成盤繞狀，這樣接口就會成螺線地圍繞在槍管上，這樣就制成一支細管，随後在上面纏繞一條略少于1英寸寬、0.2英寸厚、每個邊逐漸變薄的長鐵條，纏繞邊稍稍有些重疊。接着将其整體焊接在一起并且鑽通，所以槍管的内層很少有剩餘。因為焊接接口是橫向而不是縱向的，所以用這種方法制造的槍管非常堅固。
至于膛線的拉制，也好解決。膛線是在木制拉床上加工的，刻了螺紋溝槽的膛線導軌通過兩個内有凸榫的，口徑與比導軌略大些的-圓環拉動，那麼這凸榫在經過螺紋溝槽滑動時，就會迫使線膛導軌根據其上的螺紋旋轉。把一根細長鋼柱安裝在導軌前端，穿過槍管，另一頭上裝上刀片，刀片的高度略高于槍管内壁，然後拉動導軌，刀片就會在槍管内壁上刻上膛線。拉完後，調整導軌的高度，或者更換刀片，在原位置上重複拉制，把膛線逐漸加深，反複拉制二十幾次後，一條膛線就拉好了。然後，鋼管旋轉120度，繼續拉第二根膛線，直到三根膛線全部拉完，這根槍管才算真正制作完畢。
湯若望設計了一歐式拉床，每台拉床上面都固定着一個鐵杆子，杆子上鑄有螺紋，杆子前後運動時候螺紋必須通過拉床上一個固定死的卡門，杆子在螺紋和卡門的作用下就能勻速旋轉。杆子最末梢鑲着一個鋼球伸進槍膛裡，鋼球下面可以墊多層厚紙片，一點點加厚紙片，就能夠逐漸擡高鋼球的突出度磨槍管内膛，在槍管裡一點點磨出旋轉的膛線。這種拉床對精度要求不高，隻要拉出來的膛線能迫使子彈旋轉就可以了，拉膛線效率大大提高。
不久，大明火炮廠的匠人們就打造出這個時代第一批十把米涅式步槍，又按照朱慈烺的設計圖制造鑄模，用鉛造出了幾百發尾部中空的米涅子彈。
試射米涅那天，大明火炮廠的人都很興奮，敲鑼打鼓像是過節，米涅彈的效果，也滿黑龍等老兵差點驚掉了下巴。
朱慈烺讓滿黑龍在外面的操場上豎好三個一人高的木靶子，分别放在三百步、四百步、五百步的位置，十把米涅步槍分批次試射。
滿黑龍找來了十個鳥铳好手，準備試槍。
“這次找一般的軍士就行。”朱慈烺道。
于是滿黑龍找了十個普通的軍士，最差的一個兵打了三槍，一次命中了三百步外的靶子，把那木靶子打出一個大窟窿。
這樣的成績，朱慈烺并不滿意，但滿黑龍等人卻歡呼了，他們熟悉戰場，大明鳥铳最多能打五十步，打一百步外的目标命中率隻有兩、三成。打一百四十步，或者說兩百米左右的靶子，那是瞎貓碰上死耗子，十槍能中一槍都要燒高香了。
而十把米涅步槍中最差的一把，也能夠穩穩的擊中三百步外的靶子，這是何等的神奇。而試射中表現最好的一把米涅步槍，就更讓現場的老鐵匠都目瞪口呆了：這把表現最好的米涅步槍命中五百步外的靶子，能打穿木闆，命中率足有三槍。
“真是好槍！”湯若望也不禁較好，他知道四五百步距離上射擊，這根本就不是槍是否有準頭的問題了，而是擁有五百步以上的理論射程！
五百步以上的射程，冷兵器時代别說步兵，就是滿清最精銳的八旗，都要沖鋒一陣子，如果不是親眼所見，滿黑龍等人都不敢相信世上有這樣的步槍，他們頓時覺得自己的長刀威力太小了。
不但如此，米涅步槍還不用點火繩，用燧發槍機。以前鳥铳射手瞄準時候時刻防備被火繩燒眼睛眉毛，現在大明的槍手可以穩穩地瞄準。而且用燧發槍機，射擊時候就不用裝火繩，點火繩，吹底火盤，試火繩，省掉了幾個步驟，射擊速度也大大提高了。
試制米涅步槍成功，朱慈烺考慮的就是米涅步槍能否量産的問題。這時候大明鋼鐵冶煉的三種技術：攪拌煉鐵法，直接由生鐵煉制熟鐵；二次熔煉鑄鐵，生産鑄件；坩埚煉鋼，用于制作刀具，完全可以滿足需要。朱慈烺問孫和鼎道：“要是量産米涅步槍一萬支，大概需要多少錢？需要多長時間？”
孫和鼎回答說：“每槍一杆用鐵二十斤，用銀二錢；炭一百七十斤，用銀五錢一分……通條爐楞鑽鐵二斤，用銀二分……共計用三十四工，工料價銀二兩三錢一分。”
按照孫和鼎的報價，朱慈烺大概算一下，手工打制一萬支火槍，也隻需要十萬兩銀子，不算貴，但時間太長，需要人工35000個，需要工匠一千左右。其中槍管包括煉胚打闆、卷筒、鑽铳心、锉磨線共二十三工，占了三分之二，因此，如何實現批量生産槍管成了關鍵因素，是提高槍管制造效率。
在和湯若望研究了所有制作工序後，他們改進了熟鐵制成後的鐵闆條的制造，引入了槽軋輥。如果單用水力鍛錘，12小時内也難以将1噸熟鐵鍛成闆條，而利用槽軋輥，相同時間内，可以加工完畢15噸鐵。原始軋闆機的技術難度并不大，在十五世紀就已經在歐洲出現了，當時主要用于制币，隻要将圓柱形軋輥改成槽型軋輥就可以了。有了闆條，接下來是卷筒，在拉制鐵管出現以前，這道工序是無法避免的，不過，如果采用水力鍛床，縮短一兩天還是有可能的。
經過上述技術手段，槍管的生産時間可以降低到7天左右，這樣一支步槍的總工時可以降低到十八天左右，再通過分工，提高生産率，十五天左右應該可以實現。這樣的話，大明火炮廠隻要四百多工匠，就可以達到年産萬支米涅步槍的目标。要是再加大人手或加班加點，需要的時間更短了。
精誠所至，金石為開。米涅步槍的研發完成後，朱慈烺還指導孫和鼎研發和設計出了連珠火铳，铳背是彈匣，可以貯存28發火藥鉛丸，铳機有兩個，相互銜接，扣動一機，彈藥自落于筒中，同時解脫另一機而擊發。連珠火铳的形狀很像琵琶，能夠連續射擊28發子彈。這種武器解決了舊式火铳用火繩點火，容易遭受到風雨潮濕影響的難題，也吸收了西方火器能夠連續射擊的優點，使用方便，威力和優越性超過當時世界強國的同類火器。
下一步，朱慈烺就把精力放在黑火藥的改良和大明火炮技術的更新換代上。