Устройство автомата Симонова рассмотрим подробнее из-за оригинальной, больше нигде не встречающейся схемы работы автоматики.
Действие автоматики автомата Симонова основано на принципе отвода части пороховых газов через отверстие в стенке неподвижного ствола. Давление пороховых газов после выстрела передаётся на стебель затвора посредством газового поршня, штока и его замыкателя. Запирание канала ствола осуществляется перекосом затвора вниз (как у штатного самозарядного карабина Симонова).
На наружной поверхности ствола с помощью штифтов укрепляются основание мушки, основание газовой трубки и обойма, состоящая из двух колец.
Мушка и её предохранитель изготовлены также, как у карабина СКС. В верхней части основания газовой трубки имеются отверстия для чеки. Чека выполняет роль передней антабки и фиксирует газовую трубку относительно основания. В нижней части этого основания смонтирована защёлка для крепления рукоятки штыка.
Верхнее кольцо обоймы служит для крепления передней части ствольной накладки и задней части газовой трубки, а нижнее кольцо – для крепления передней части цевья.
Ствольная коробка фрезерованная. На левой стенке ствольной коробки в передней части и на правой её стенке в средней части расположены выступы со скосами (см. ил.), предназначенные для принудительного смещения замыкателя штока вправо и влево при движении подвижных частей. На наружной стороне дна ствольной коробки смонтирована защёлка магазина. На внутренней стороне левой стенки ствольной коробки размещается рычаг автоспуска (неразъёмное соединение).
Соединение ствола со ствольной коробкой – резьбовое. Основание прицела размещается между передним торцем выступа ствола и передним торцем ствольной коробки. Целик прицела – подвижный.
Стебель затвора в передней части имеет сквозной поперечный паз для замыкателя штока. В верхней части стебля затвора расположено сквозное продольное отверстие. Диаметр отверстия, расположенного правее паза, меньше диаметра буртика штока.
Замыкатель штока представляет из себя стальную пластинку, на нижней части которой имеются такие же скосы, как и на выступах ствольной коробки, а в средней части – сквозное цилиндрическое отверстие. Диаметр этого отверстия больше диаметра буртика на штоке. На передней стенке замыкателя рядом со сквозным отверстием (левее) образовано углубление по диаметру буртика штока.
Газовый поршень и шток соединяются между собой с помощью соответствующих пазов и выступов. Возвратная пружина расположена на штоке и фиксируется газовым поршнем и основанием прицела.
Перед выстрелом подвижные детали находятся в переднем положении: возвратная пружина имеет предварительное поджатие, шток поджимает стебель затвора вперёд, замыкатель смещён вправо (отверстие на замыкателе смещено относительно продольной оси штока).
После удара в крайнем заднем положении стебель затвора с затвором останавливаются, а шток с поршнем по инерции продолжают движение назад до момента рабочего поджатия возвратной пружины. После этого шток с поршнем возвращаются обратно, и, встретив а своём пути стебель затвора, продолжают совместное движение вперёд. Не доходя до крайнего переднего положения, примерно на 7 мм, замыкатель штока скосом выступа ствольной коробки смещается вправо.
При таком взаимном расположении подвижные детали приходят в переднее положение. На этом заканчивается цикл работы автоматики.
Шток с поршнем в момент их движения без стебля затвора выполняют роль замедлителя темпа стрельбы.
Все детали ударно-спускового механизма, за исключением ударника и рычага автоспуска, смонтированы в корпусе на трёх осях в отдельную сборку. Корпус механизма крепится в нижней части ствольной коробки с помощью выступа и защёлки.
УСМ снабжён переводчиком, перемещающимся перпендикулярно оси канала ствола.
Переводчик размещён внутри полой оси предохранителя. При крайнем правом положении переводчика огонь одиночный, при крайнем левом – автоматический. Флажок предохранителя размещён на правой стенке корпуса УСМ. При верхнем положении флажка предохранитель включен, при нижнем – выключен.
Крышка ствольной коробки состоит из двух деталей: собственно крышки и задней её стенки, последняя соединяется со ствольной коробкой при помощи чеки (как у карабина СКС).
Тяги приклада смонтированы в направляющих, прикреплённых к левой и правой стенкам ствольной коробки. Для перемещения приклада вперёд или же назад пружинящую защёлку необходимо отжать рукой вниз. При этом выступы на защёлке выходят из соответствующих выемок на тягах приклада. Затылок приклада жёстко приклёпан к тягам.
Деревянные детали автомата Симонова изготовлены из натуральной березовой древесины.