Постоянно над усовершенствованием штатного пистолета ПМ работали и тульские конструкторы оружейники. Одним из направлений их работы являлось снижение массы оружия за счет использования новых материалов. Туляки в этом направлении шли след в след за коллегами из Ижевска. Так, уже в 1961 году ижевским конструкторам удалось добиться определенного снижения массы автомата АКМ с созданием нового 30-зарядного магазина, изготовленного из легкого алюминиевого сплава Д16АБМ массой 164 г. Он был предложен взамен стандартного из стального листа 0,7 мм, весившего 334 г. Поэтому было принято решение облегчить и пистолет Макарова.
В 1963 году Тульское ЦКИБСОО получило от Министерства обороны тактико-техническое задание на модернизацию пистолета Макарова с целью уменьшения его массы на 100 г.
В соответствии с этим ТТЗ конструкторы ЦКИБСОО разработали два варианта его облегченного варианта ТКБ 023. Основной деталью, которая подверглась переделке, стала рамка.
Первый вариант 9-мм пистолета ТКБ 023 разрабатывали Лашнев и Хроменков, второй вариант — Моисеев.
Е. Моисеев спроектировал облегченную рамку, которую планировалось изготовить из легких сплавов, но отсутствие подходящих марок сплавов свело его работу на нет.
Т. Лашнев и В. Хроменков также первоначально разработали две облегченные рамки:
- первую — из легкого сплава В95-Т1,
- вторую — из титанового сплава ВТЗ.
Однако первая из них не обеспечивала требуемой живучести, поскольку даже незначительная его деформация вызывала задержки в работе автоматики, а сам сплав характеризовался малой коррозионной стойкостью, а вторая привела к снижению технологичности производства.
Несмотря на неудачу, тульские оружейники продолжили интенсивные поиски более легких и в то же время прочных в эксплуатации материалов. После ряда опытных работ было принято решение создать единую деталь из литьевого композитного материала КС-30 с армированием стальным вкладышем, который включал бы в себя как саму рамку, так и пистолетную рукоятку. Доводы в пользу такого решения были достаточновескими: перейти на материал, из которого можно было изготовлять рамку методом прессования.
Использование пластмасс для изготовления рамок, взамен их производства методом отливки из металла, вело к ликвидации целого ряда технологических операций, что сразу же обещало принести серьезную экономическую выгоду и в определенной мере облегчало само оружие, поскольку пластмассовая рамка была легче стальной ровно на 100 г (общая масса пистолета ТКБ 023 с патронами составляла 0,71 кг, а масса без патронов — 0,63 кг). В то же время по служебной прочности новая рамка была равна стандартной стальной. Однако использование нового материала для рамки заставило практически полностью переделать саму конструкцию пистолета. ТКБ 023 теперь существенно отличался от ПМ. Так, разборка и сборка этого пистолета осуществлялась с помощью специальной защелки, смонтированной под спусковой скобой. Теперь именно защелка, а не выступ спусковой скобы, удерживала кожух-затвор на рамке. Боевая пружина взамен крепления винтом на ПМ на пистолете ТКБ 023 крепилась в стальном вкладыше с помощью штампованной спусковой скобы. Для повышения удобства разборки и сборки пистолета крепление вкладыша рамки осуществлялось поперечным штифтом. В конструкции спусковой тяги появился ролик, снизивший усилие спуска и повысивший плавность его работы. Вскоре вся техдокументация на пистолет ТКБ 023, успешно прошедший заводские испытания, а затем испытания на эксплуатационную живучесть, была передана ГРАУ на Ижевский механический завод для изготовления опытной партии.
Один из опытных образцов прошел испытания стрельбой, подвергся испытаниям по надежности работы в различных условиях эксплуатации, в том числе был помещен в морозильную камеру при температуре минус 50 градусов по С и после этого его сбросили с высоты 1 м на стальной рельс. В результате этих экспериментов у рамки пистолета ТКБ 023 лопнула спусковая скоба, но это не нарушило его эксплуатационных качеств. У штатного пистолета Макарова в результате такого же комплекса испытаний спусковая скоба была изогнута, что привело к демонтажу кожухазатвора во время выстрела (его просто вырвало из рамки).
Но несмотря на положительные результаты испытаний, модернизированный пистолет Макарова ТКБ 023 не был принят на вооружение Советской армии, поскольку в Советском Союзе в те годы полностью отработанных марок прочной литьевой пластмассы не было. Никто не мог сказать о сроке хранения подобных деталей. Кроме того, осторожные голоса предупреждали, что пластмасса имеет свойство сильно нагреваться на солнце и не очень приятна при обращении с ней на морозе. Однако опыт использования пластмасс при конструировании образцов личного оружия самообороны не был забыт. Спустя сорок лет он был реализован в других изделиях тульских оружейников.