本发明公开一种热压模具和应用该热压模具的柔性层成型设备，其中，该热压模具包括侧面成型模组和端面成型模组，侧面成型模组包括两相对设置的侧模体，端面成型模组包括设置在两侧模体上方的热压上模，两侧模体形成热压模型腔，预先包裹了柔性层的壳体放置于热压模型腔后，热压模具开始合模，两侧模体向壳体的外侧面运动，首先将壳体边缘的柔性层推向壳体的内侧形成翻边，再将柔性层压附于壳体的外侧面后，热压上模向壳体的容纳腔一侧运动，将翻边推入容纳腔内，并将其压附于容纳腔的腔侧壁。本发明的热压模具实现柔性层于壳体外侧面的一次成型，较大程度地提高了柔性层成型的效率和质量。