В 1960 году Н.М. Афанасьев с большой группой конструкторов ЦКБ-14 был переведён в Центральное конструкторско-исследовательское бюро спортивного и охотничьего оружия, базировавшееся в городе Туле. Под этим именем работает один из старейших научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро, занимающихся развитием стрелкового оружия России. В настоящий момент является филиалом Тульского конструкторского бюро приборостроения. Основное направление работы — изучение перспективных направлений развития стрелково-пушечного вооружения: автоматических пушек, пулемётов, автоматов, снайперских винтовок, пистолетов, гранатомётов, станков, установок и боеприпасов к ним. Образцы вооружения, разработанные в ЦКИБ СОО, до принятия на вооружение носили индекс ТКБ (Тульское конструкторское бюро). Другой, не менее известный, вид деятельности ЦКИБ СОО — разработка и единичное изготовление спортивного оружия для всех видов спорта, с ним связанного, и охотничьего оружия высокого разбора под маркой МЦ, т.е. модель ЦКИБ СОО. В разные годы здесь работали такие выдающиеся конструкторы, как Н.Ф. Макаров и И.Я. Стечкин.
В Центральном конструкторско-исследовательском бюро спортивного и охотничьего оружия Николай Михайлович Афанасьев занимал должности начальника и главного конструктора отдела, ведущего конструктора. Он разработал конструкции ряда новых опытных образцов стрелкового оружия с оригинальными решениями. Творчество конструктора-оружейника — это постоянная конкурентная борьба, в которой трудно победить. Долгое время Николай Михайлович работал над созданием самого массового вида стрелкового оружия — автомата. Причём эта его конструкторская деятельность проходила в рамках жесткого соперничества с другими конструкторами и коллективами, когда от Афанасьева требовалось не только выдавать новые прогрессивные идеи, но и предугадать действия конкурентов.
В начале 1980-х годов ничем не примечательная река в Хакасии дала своё название конкурсу, в рамках которого проводилась разработка нового высокоэффективного автомата. Сегодня название «Абакан» будоражит весь оружейный мир. В 1974 году с принятием на вооружение Советской Армии 5,45-мм автомата АК-74 завершился определённый этап в развитии стрелкового оружия. Основным достижением стала разработка достаточно мощного и лёгкого малоимпульсного патрона. Сам автомат АК-74, несмотря на множество положительных качеств, не избавился от основного недостатка своего «дедушки» АК — низкой кучности стрельбы очередями, — отмеченного ещё в 1947 году. Тактика современного боя диктовала свои условия. Высокоманевренные действия мобильных боевых подразделений требовали ведения достаточно эффективного автоматического огня в основном из неустойчивых положений: стоя с короткой остановки, с колена, лёжа с руки. Поэтому решением Комиссии Президиума Совета Министров СССР по военно-промышленным вопросам от 27 августа 1981 года была начата опытно-конструкторская разработка «Абакан» с основным целевым назначением — разработка нового автомата, превосходящего штатный по боевой эффективности в 1,5—2,0 раза. За выполнение работы взялись конструкторы ЦКИБ СОО (Тула), Ковровского механического и Ижевского машиностроительного заводов под общим научно-методическим руководством Центрального научно-исследовательского института точного машиностроения. Три года ушло на отработку концепции нового оружия, техническое проектирование, изготовление опытных образцов и заводские испытания. Образец ТКБ-0136 конструкции Н.М. Афанасьева имел свои преимущества: темп стрельбы — до 2000 выстр./мин., за счёт надульного устройства — превышение кучности стрельбы вдвое по сравнению со стоящим на вооружении автоматом Калашникова, наименьший среди всех восьми конкурсных моделей вес. Но в результате лучшим признали автомат «Абакан» конструкции ижевчанина Г.И. Никонова.