本发明公开了一种薄壁衬套无应力装夹精车内孔的装置，包括用于安装在薄壁衬套的心轴、与心轴配合使用且用于对薄壁衬套压紧的压紧端盖；所述心轴的一端设置有用于安装薄壁衬套的定位孔，所述定位孔的轴线与心轴的轴线同轴。其使用方法为：利用薄壁衬套外圆柱面端面倒角锥面与自定心硬质胶圈的球面接触，实现径向自定心定位功能；再利用限位硬质胶圈实现衬套径向辅助定心，使零件的加工前变形和加工余量均匀分配，使夹具体轴线和零件轴线同心，同时实现轴向定位。本发明具有双自定心结构、能实现加工过程中的应力释放，且因无装夹应力，也没有修正变形，零件拆卸后不会产生新的变形，从而保证内孔尺寸满足设计要求。