Изобретение относится к области термической обработки и может быть использовано на машиностроительных предприятиях в инструментальном производстве при изготовлении разделительных штампов. Техническим результатом изобретения является повышение равномерности распределения твердости упрочненной поверхности, повышение износостойкости пуансона и матрицы, сокращение времени и затрат на упрочнение. Для достижения технического результата проводят механическую обработку заготовок пуансона и матрицы с выполнением припуска на оплавление, их объемную термическую обработку, затем осуществляют сборку пуансона и матрицы передними поверхностями в одной плоскости с последующей их фиксацией и позиционированием и ведут лазерное упрочнение боковых поверхностей пуансона и матрицы за один проход оплавлением припусков путем перемещения луча по стыку припусков. После лазерного упрочнения переднюю и боковую поверхности пуансона и матрицы подвергают чистовой обработке. 2 ил.