针对机收膜杂混料因相互缠绕难以分离回收的技术问题，依据机收膜杂混料主成分悬浮特性、形体尺寸和剪切特性的差异，提出在水泵负压输送作用下，旋流沉降和切膜过滤排杂新方法，创新设计切膜排杂装置，理论分析切膜排杂机构的力学特性，搭建机收膜杂混料切膜排杂试验装置，开展三因素三水平二次回归正交试验，建立了多目标响应面回归模型，并进行优化与试验验证。结果表明：碎膜合格率影响的主次因素顺序为：动刀转速、定刀缝隙宽度、动刀壁半径；碎膜含杂率影响的主次因素顺序为：动刀转速、动刀壁半径、定刀缝隙宽度。当动刀转速为954 r/min、定刀缝隙宽度为2.8 mm、动刀壁半径为80 mm时，碎膜合格率为88.80%，碎膜含杂率为7.51%，优化试验结果与模型预测值相对误差小于5%。本文研究可为机收膜杂混料的切碎分离方法及装备研究提供参考。